-
شماره ركورد
28610
-
پديد آورنده
سيده فاطمه زمانيان
-
عنوان
استفاده از سطوح هوشمند بازتابنده در شبكه هاي راديو شناختگر
-
مقطع تحصيلي
دكتري
-
رشته تحصيلي
مهندسي برق-مخابرات سيستم
-
سال تحصيل
1397
-
تاريخ دفاع
1402/3/29
-
استاد راهنما
دكتر سيد محمد رضوي زاده
-
استاد مشاور
Dr. Qingqing Wu
-
دانشكده
مهندسي برق
-
چكيده
در اين رساله از سطوح هوشمند بازتابنده (IRS) به همراه فنآوري راديو شناختگر بهمنظور بهبود عملكرد
شبكههاي بيسيم بهره برده شده است.
ازآنجاكه IRS ها بهعنوان گرههاي جديد يك شبكه ظاهر ميشوند، ميتوانند به مديريت زاويه پرتو در
ايستگاههاي پايه كمك كنند. از اين رو، در ابتدا بهمنظور تنظيم بهينه جهت تابش سيگنال در ايستگاه پايه ثانويه،
تلفيق همزمان شكلدهي پرتو و IRS در يك شبكه راديو شناختگر تك كاربره مورد مطالعه قرار ميگيرد. بدين
منظور، يك مسئله بهينهسازي براي طراحي توأمان بردار شكلدهي پرتو و زاويه تابش در راستاي ارتفاع در ايستگاه
پايه ثانويه و همچنين شيفت فاز در IRS با هدف به حداكثر رساندن بازدهي طيفي شبكه ثانويه شكل ميگيرد.
مسئله بهينهسازي غيرمحدب پيشنهاد شده، با استفاده از رهاسازي نيمهمعين و همچنين تقريب قيد رتبه يك و
در انتها با ارائه يك الگوريتم تناوبي، حل ميشود. نتايج حل اين مسئله با حضور يك IRS با تعداد 129 عنصر،
نشاندهنده بهبود عملكرد بازدهي طيفي يك شبكه راديوشناختگر به اندازه 3 برابر نسبت به حالت بدون IRS
است.
در ادامه بهمنظور تنظيم بهينه جهتهاي تابش سيگنال در هر دو راستاي ارتفاع و افق در يك شبكه راديو
شناختگر چند كاربره و همچنين با هدف عادلانه بودن ارتباطات ثانويه، كمترين نرخ سيگنال به نويز و تداخل
كاربران ثانويه بيشينه ميشود. اين مسئله بهينهسازي نيز غيرمحدب است. براي حل اين مسئله، از الگوريتم
Dinkelbach همراه با رويكرد بهينهسازي متناوب براي دستيابي به برخي مسائل بهينهسازي فرعي استفاده
ميشود. نتايج بهدستآمده نشان ميدهند، جهت تابش بهينه سيگنال در ايستگاه پايه ثانويه در هر دو راستا به
سمت IRS ميباشد. مطابق نتايج بهدستآمده ميتوان ديد كه در يك شبكه راديوشناختگر با 3 كاربر ثانويه، حضور
IRS با تعداد 24 عنصر عملكرد شبكه راديو شناختگر را از جنبه مجموع سيگنال به نويز و تداخل، به اندازه dB 5
نسبت به حالت بدون IRS بهبود داده است. علاوه بر اين، اثر گسستهسازي فاز IRS هم مورد بررسي قرار ميگيرد.
در ادامه كار و با توجه به گستردگي مكانهاي نصب IRS در شبكههاي بيسيم، مكان بهينه و مناسب نصب
IRS در يك شبكه راديو شناختگر مورد بررسي قرار ميگيرد. معيار جانمايي بهينه IRS در يك شبكه راديو
شناختگر، كمينهسازي عدد وضعيت كانال )نسبت بزرگترين مقدار تكين كانال به كمترين مقدار تكين كانال(
لحاظ شده است. مسئله بهينهسازي پيشنهادي، بسيار پيچيده و غيرمحدب است و به منظور حل آن، از روشهاي
عددي استفاده ميگردد. نتايج عددي نشان ميدهد كه عدد وضعيت كانال با حضور يك IRS با 344 عنصر تا
مقدار 1.6 بهبود مييابد، در حاليكه بدون حضور IRS ، اين عدد وضعيت حدود 1444 بوده است.
-
تاريخ ورود اطلاعات
1402/05/23
-
عنوان به انگليسي
Intelligent Reflecting Surfaces in Cognitive Radio Networks
-
تاريخ بهره برداري
6/18/2024 12:00:00 AM
-
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
سيده فاطمه زمانيان دهكردي
-
چكيده به لاتين
In this project, at first, we investigate joint application of intelligent reflecting surface (IRS) and vertical beamforming in single-user cognitive radio networks (CRN). After properly modeling the network, an optimization problem is formed to jointly design the beamforming vector and tilt angle at the secondary base station (BS) as well as the phase shifts at the IRS with the objective of maximizing spectral efficiency of the secondary network. The optimization problem is non-convex; thus, we propose an efficient solution. Numerical results show that adding an IRS and optimizing the radiation orientation, can significantly improve performance of the CRNs. Moreover, we consider a multi-user CRN equipped with an IRS. We examine the network performance by evaluating the fairness of the secondary system, which is satisfying the minimum required signal-to-interference and noise ratio (SINR) for each secondary user (SU). The minimum SINR of the SUs is maximized by joint optimization of the beamforming vector and three-dimensional beamforming (3DBF) angles at the secondary base station (SBS) and also the phase shifts of the IRS elements. This optimization problem is highly non-convex. To solve this problem, we utilize Dinkelbach’s algorithm along with an alternating optimization (AO) approach to achieve some sub-problems. Accordingly, by further applying a semidefinite relaxation method, we convert these sub-problems to equivalent convex forms and find a solution. Furthermore, analytically we propose an algorithm for optimizing 3DBF angles at the SBS. Through numerical results, the improvement of the sum SINR of the secondary system using the proposed method is illustrated. Moreover, it is shown that as the number of reflecting elements of IRS increases, the sum of SINR significantly augments while satisfying fairness. Also, the convergence of the proposed algorithm is verified utilizing numerical results.
-
كليدواژه هاي فارسي
شكل دهي پرتو سه بعدي , سطوح هوشمند بازتابنده , شبكه هاي راديو شناختگر , مكانيابي بهينه
-
كليدواژه هاي لاتين
Intelligent reflecting surface (IRS) , Reconfigurable intelligent surface (RIS) , cognitive radio networks , three dimensional (3D) beamforming
-
Author
S. Fatemeh Zamanian
-
SuperVisor
Dr. S. Mohammad Razavizadeh
-
لينک به اين مدرک :
