18510

۱۸۵۱۰

بهينه سازي بازدهي انرژي سيستم هاي انبوه آنتني با در نظر گرفتن كهولت كانال

كارشناسي ارشد

مخابرات سيستم

بهمن ماه ۱۳۹۶

دكتر سيد محمد رضوي زاده

برق

در سال‌هاي اخير، سيستم‌هاي مخابرات بي‌سيم به طور گسترده مورد بررسي قرار گرفته‌اند. تقاضاي رو به افزايش سرويس‌ها، ضرورت تحقيقات بيشتر در اين حوزه را مي طلبد. فناوري انبوه‌آنتني يكي از فناوري‌هاي كليدي پيشنهاد شده براي نسل پنجم ارتباطات است كه بازدهي طيفي و بازدهي انرژي را به ميزان قابل توجهي بهبود مي‌بخشد. همچنين، با استفاده از اين فناوري، مي توان كاربران زيادي را در منابع زماني_فركانسي يكسان خدمت رساني كرد. يكي از زمينه‌هاي مورد بررسي در سيستم‌هاي انبوه آنتني، بررسي اثر كهولت كانال است. در سيستم‌هاي انبوه آنتني، به دليل وجود تعداد بسيار زياد آنتن، وجود اختلافي كوچك در ضرايب تخمين زده شده و ضرايب واقعي كانال، باعث از دست رفتن مقدار قابل توجهي از معيارهاي كاركردي سيستم مي‌شود. بنابراين، به دليل اهميت درنظر گرفتن تاثير كهولت كانال، تاكنون مقالات مختلفي در رابطه با آن نوشته شده است كه بيشتر كارهاي انجام شده، اثر كهولت كانال را با در نظر گرفتن معيار بازدهي طيفي و در حالت تقسيم زماني بررسي كرده‌اند. در اين پايان نامه، ابتدا اثر كهولت كانال بر بازدهي انرژي سيستمهاي انبوه‌آنتني در حالت تقسيم فركانسي مورد بررسي قرار ميگيرد. نشان داده مي شود كه كهولت كانال، منجر به كاهش بازدهي انرژي مي‌شود. سپس، سه روش براي كاهش تاثير كهولت كانال و افزايش بازدهي انرژي سيستم ارائه مي‌شود. روش اول، استفاده از روش پيش‌بيني كانال در فاز ارسال دنباله آموزشي است. روش دوم، تشكيل مسئله بهينه‌سازي با در نظر گرفتن قيدهايي روي پارامترهاي تاثيرگذار بر بازدهي انرژي است. روش سوم ارائه شده، تركيبي از دو روش قبل است، به اين صورت كه از روش پيش‌بيني كانال در فاز ارسال دنباله آموزشي استفاده كرده و سپس در اين حالت، مسئله بهينه سازي براي به دست آوردن مقادير بهينه پارامترهاي موثر بر بازدهي انرژي، تشكيل و حل مي‌شود. در قسمت شبيه‌سازي نشان داده مي‌شود كه به كارگيري هر كدام از روش‌هاي ارائه شده، سبب افزايش بازدهي انرژي و كاهش تاثير كهولت كانال خواهد شد.

1396/12/06

9/23/2018 12:00:00 AM

In recent years, wireless communication systems have been widely investigated. The growing demand for services has brought about an increasing demand for further research in this area. Massive multiple input multiple output (MIMO) technology is one of the key technologies proposed for the fifth generation (5G) of cellular communications networks, which greatly improves spectral efficiency and energy efficiency (EE). Also, by using this technology, one can support a lot of users in the same time-frequency resources. One of the domains studied in the massive MIMO systems is to investigate the effect of channel aging. Due to the large number of antennas, the presence of small differences in estimated coefficients and real channel coefficients, a distinct loss in system performance is inevitable. Because of importance of the effect of channel aging, many papers have been published where most of them investigate this effect by considering SE and time division duplexing metrics. In this thesis, first the EE of the frequency division duplexing (FDD) massive MIMO systems is investigated. It is shown that channel aging causes decrease in EE. Then three methods are proposed for decreasing channel aging effect and increasing the EE. The first method uses channel prediction in pilot transmission phase. The second method is the formation of EE optimization problem by considering constraints on effective parameters on EE. The third method is a combination of the two previous methods, in this way, the channel prediction method is used in pilot transmission phase and the optimization problem is formed and solved to obtain optimal values of the effective parameters on EE. The simulation results show that deploying each of the proposed methods causes increasing the EE and reducing the impact of the channel aging.