22117

تخصيص منابع به كاربران D2D در شبكه C-RAN با هدف افزايش گذردهي و كاهش تداخل

كارشناسي ارشد

مخابرات - سيستم

1399/3/13

دكتر وحيد طباطباوكيلي

برق

پاسخگويي به رشد روز افزون تقاضا براي سرويس¬هاي متنوع و نرخ داده بالا ضمن افزايش تعداد وسايل ارتباطي در شبكه مخابرات سلولي مستلزم توسعه و تحول بنيادي در شبكه هاي سلولي و ارائه نسل پنجم مخابرات بي¬سيم است. از جمله اين تحولات بنيادي ، تغيير در معماري شبكه و ارائه شبكه هاي دسترسي راديويي ابري است كه در آن با استفاده همزمان از فيبرنوري ، امواج راديويي و امواج ميلي¬متري امكان افزايش چشمگير نرخ ديتا را فراهم مي¬كند. ارتباط مستقيم كاربر به كاربر يكي از فناوري¬هاي مخابرات نسل پنجم براي افزايش بهره¬وري طيفي و بهره¬وري انرژي در شبكه¬هاي پرتراكم سلولي نسل پنجم است كه با استفاده مجدد از فركانس مورد استفاده كاربران سلولي در لينك¬هاي كوتاه برد در صورت مديريت بهينه منابع راديويي مي¬توان از مزاياي ارتباطات مستقيم كاربر به كاربر بهره¬مند شد. اما مديريت بهينه منابع راديويي با چالش¬هايي چون امكان ايجاد تداخل بين كاربران هم فركانس به دليل استفاده از منابع اشتراكي همراه خواهد بود. مساله مورد بحث در اين پايان نامه بررسي چالش¬هاي ارتباط مستقيم كاربر به كاربر مبتني بر شبكه¬هاي دسترسي راديويي ابري است. با در نظر گرفتن ارتباطات مستقيم كاربر به كاربر در شبكه C-RAN مبتني بر OFDM قصد داريم با استفاده مجدد از زيرحامل¬هاي اشتراكي كاربران سلولي توسط كاربران D2D گذردهي شبكه را ضمن حذف تداخل افزايش دهيم.در انتخاب بهينه حالت ارتباط ، زوج كاربران با قيد افزايش نرخ ديتا حالت ارتباط خود را انتخاب مي¬كنند و اين خود منجر به افزايش گذردهي شبكه مي¬شود. همچنين در تخصيص منابع راديويي از روش متعامد استفاده شده كه امكان ايجاد تداخل بين كاربران سلولي را حذف مي¬كند و در تخصيص منابع اشتراكي به كاربران D2D قيد اجتناب از تداخل اعمال شده است. در نهايت با استفاده از روش واترفيلينگ توان بهينه براي هركاربر در زيرحامل تخصيص يافته تعيين مي-شود. روش پيشنهادي جهت تخصيص بهينه منابع به ارتباطات D2D در قالب يك الگوريتم ارائه شده و نتايج حاصل از شبيه¬ سازي اين الگوريتم نشان مي¬دهد كه گذردهي شبكه ضمن كاهش توان مصرفي كاربران ، در مقايسه با كارهاي مشابه پيشين افزايش محسوسي داشته است. ويژگي متمايز الگوريتم پيشنهادي در نظر گرفتن همزمان انتخاب حالت ارتباط و تخصيص بهينه منابع است چرا كه تعريف و تخصيص منابع اشتراكي به كاربران D2D بستگي به تعداد وموقعيت مكاني ساير كاربران سلولي دارد.

1399/04/24

Interference and Throughput Aware Resource Allocation for D2D Communications in C-RANs

6/2/2020 12:00:00 AM

Meeting to the growing demand for diverse services and high data rates while increasing the number of communication devices in the cellular telecommunications networks requires the fundamental development of cellular networks and the introduction of the fifth generation of wireless telecommunications. Among these fundamental developments is the change in network architecture and the introduction of cloud radio access networks, where the simultaneous use of optical fiber, radio and millimeter waves enables the dramatic increase in data rates. Direct D2D communications is one of the fifth generation telecommunication technologies to increase spectral and energy efficiency in high-density fifth generation cellular networks. The benefits of direct D2D communications can be reaped by reusing the cellular user’s frequency in short-range links if the radio resources are optimally managed. But the optimal management of radio resources with challenges such as the possibility of interfering with users will also be due to the use of shared resources. The issue discussed in this thesis is about the challenges of direct D2D communications based on cloud radio access networks. Considering direct D2D communications in C-RANs based OFDM, we intend to increase network throughput by removing interference while reusing cellular subscribers by D2D users. In the optimal mode selection, users select their communication mode with the condition of increasing data rates which increases the network throughput. It also uses orthogonal methods in the allocation of radio resources that removing the possibility of interference between cellular users and interference avoidance is applied to D2D users sharing resources. Finally, using the water filling method, the optimum power for each user in the assigned subcarrier is determined. A proposed method for optimal resources allocation to D2D communications is presented in an algorithm. The results of simulation of this algorithm show the increasing the network throughput and decreasing the user’s power consumption more than previous similar researches. The distinctive feature of the proposed algorithm is to consider simultaneous mode selection and optimal Resources allocation because the definition and allocation of sub- carriers to D2D users depends on the number and location of other cellular users.