20356

۲۰۳۵۶

مكان يابي در سيستم هاي موج ميليمتري به كمك شكل دهي پرتو سه بعدي

كارشناسي ارشد

مخابرات سيستم

۹۵-۹۷

۱۳۹۷/۱۲/۲۱

دكتر سيد محمد رضوي زاده

برق

شبكه هاي نسل پنجم 5G با استفاده از فناوري‌هايي همچون موج ميليمتري و سيستم‌هاي انبوه آنتني چند ورودي و چند خروجي (Ma-MIMO) نرخ داده بالايي را فراهم مي‌نمايند. استفاده از سيستم‌هاي چند ورودي و چند خروجي تمام بعد (FD-MIMO) به عنوان يك روش عملي جهت پياده‌سازي سيستم‌هاي Ma-MIMO مطرح گرديده‌است كه تركيب سيستم‌هاي FD-MIMO با آنتن‌هاي فعال شكل دهي پرتو عمودي يا شكل دهي پرتو سه بعدي (3DBF) را فراهم مي‌نمايد. انتظار مي‌رود شبكه‌هاي 5G جزو اولين شبكه‌هاي سلولي باشند كه از اطلاعات مكاني براي طراحي و بهينه سازي شبكه استفاده نمايند. دقت قابل دستيابي مكان‌يابي در سيستم‌هاي موج ميليمتري MIMO در كارهاي پيشين بررسي شده‌است. در اين پايان‌نامه نسبت به كارهاي پيشين سه موضوع جديد بررسي گرديده‌است؛ در نظر گرفتن الگو تشعشعي براي آرايه‌هاي آنتني در سمت فرستنده و گيرنده، در نظر گرفتن اثر پخش شدگي زاويه با لحاظ كردن آن در مدل كانال و در نظر گرفتن اثر مكان عناصر آرايه فرستنده بر روي دقت مكان‌يابي، نوآوري‌هاي اين پايان‌نامه هستند. به منظور محاسبه كران‌هاي خطاي مكان‌يابي، ابتدا كران‌هاي خطاي پارامترهاي كانال محاسبه گرديده‌است و سپس اين كران‌ها به كران‌هاي خطاي پارامترهاي مكان تبديل گرديده‌اند. تبديل به كار رفته بر اساس رابطه هندسي بين پارامترهاي كانال و پارامترهاي مكان است. دقت مكان‌يابي با كران‌هاي خطاي مكان (PEB) و خطاي گرايش (OEB) بررسي گرديده‌اند. محيط شبيه‌سازي يك سكتور با وجود كلاستري از بازتاب دهنده‌ها مي‌باشد كه سه سناريوLOS ، NLOSو OLOSدر آن بررسي شده‌است. با توجه به نتايج عددي محدوده مناسب براي تنظيم زاويه tilt تعيين گرديده‌است. اثر پخش شدگي زاويه و مكان المان‌هاي آريه بر روي كران‌هاي خطا بررسي شده‌است. نتايج عددي به دست آمده بيانگر اين نكته است كه با وجود فرضيات انجام شده جهت واقعي‌تر كردن مدل سيستم، سيستم‌هاي موج ميليمتري امكان دست‌يابي به دقت قابل قبول براي مكان‌يابي را فراهم مي‌نمايند.

1398/02/03

Localization in 5G Millimeter-Wave Networks with 3D Beamforming

3/11/2020 12:00:00 AM

Millimeter wave (mmWave) systems with multiple transmit and receive antennas and 3D beamforming are enabling technologies for 5G systems. Recent studies show the effectiveness of mmWave frequency bands in improving user equipment (UE) position and orientation estimation in wireless networks. While the benefit of the 3D beamforming in wireless communications is well known, its potential in accurate localization still needs to be studied. In this paper, we study the localization problem in a 3D beamforming based mmWave system under multipath effect. We assume 3D antenna radiation pattern at both base station (BS) and UE. Using the Fisher information matrix of the location parameters, we derive position and orientation error bounds in term of tilt angle in different scenarios with intra-cluster angular spread. Also, we consider non-uniform element spacing in elevation domain for the BS array. Our numerical results show the effect of tilt angle, angular spread, and element spacing on position and orientation error bounds.