22061

22061

تحليل و شبيه سازي سيستم¬هاي سيار انبوه آنتني MIMO با رله براي افزايش راندمان انرژي

كارشناسي ارشد

مخابرات

1396

1398/12/13

دكتر ابوالفضل فلاحتي

برق

نسل جديد شبكه¬هاي بي¬سيم بايد خدمات بسيار متنوعي ازجمله ارائه اينترنت با حداكثر سرعت، مكالمه¬هاي تصويري باكيفيت بالا و ... را براي كاربران فراهم آورند. اين خدمات جديد و رو به افزايش نياز به نرخ ارسال¬هاي بسيار بالا دارند. نياز به نرخ ارسال¬هاي بالا و تعداد بسيار زياد كاربران شبكه¬هاي بي¬سيم باعث شده تا ارائه اين خدمات نياز به انرژي بسيار زيادي داشته باشند. توليد بالاي انرژي موجب افزايش شديد گازهاي گلخانه‌اي مي¬شود. در شبكه¬هاي 5G يك نوع از MIMO پيشنهاد مي¬شود كه تعداد زيادي از آنتن¬ها در ايستگاه پايه به نام MIMO انبوه كار مي¬كنند. با استفاده از اين فنّاوري، ايستگاه پايه مي¬تواند هم‌زمان با چندين كاربر در همان باند فركانسي ارتباط برقرار كند، ازاين‌رو يك چندگانگي بالا و همچنين بهره آرايه‌اي در يك‌زمان را فراهم مي¬كند. رله¬ها اگر¬چه ابتدا به‌منظور افزايش سطح پوشش ارسال داده شناخته مي¬شد اما بعداً متوجه شدند كه رله مي¬تواند در يك سيستم ارتباطي بي¬سيم كاربردي باشد تا نه‌تنها سطح پوشش را افزايش دهد، بلكه بازده شبكه و ظرفيت سيستم را افزايش دهد و همچنين توان ارسال را كاهش دهد.. در اين پايان‌نامه، اطلاعات كانال ناقص درنظرگرفته شده است. طرح‌هاي تقويت-ارسال و كدگشايي- ارسال با استفاده از پردازش MRT/MRC در رله استفاده‌شده است. سپس سه طرح مقياس‌پذيري توان موردبحث قرارگرفته است. مقياس‌پذيري توان براي صرفه‌جويي در مصرف توان مفيد است كه مهم‌ترين مزيت استفاده از آنتن‌هاي بسيار زياد است. در ادامه به بررسي راندمان انرژي بر اساس توان هر كاربر و رله در سيستم رله انبوه آنتني پرداخته شده است. يك رابطه يكنوا بين راندمان انرژي و راندمان طيفي برقرار است. به طور مثال در راندمان طيفي 35[bits/s/Hz] ،راندمان انرژي درحالت تخصيص توان يكسان حدودا 0.9[bits/J] در حالي كه تخصيص توان بهينه حدود4.8[bits/J] مي باشد. مشاهده مي شود با افزايش راندمان طيفي، راندمان انرژي كاهش مي يابد مثلا در راندمان طيفي 60[bits/s/Hz]، راندمان انرژي درحالت تخصيص توان يكسان حدودا 0.3[bits/J] در حالي كه تخصيص توان بهينه حدود0.7 [bits/J] مي باشد. همچنين به بررسي تخصيص توان پايلوت و توان داده پرداخته شده است كه حالت تخصيص توام توان بهينه كاربر و پايلوت از دو حالت ديگر يعني تخصيص توان يكسان، تخصيص توان بهينه كاربر عملكرد بهتري دارد. بعلاوه تخصيص بهينه كاربر نسبت به تخصيص توان يكسان عملكرد بهتري دارد.

1399/03/25

Analysis and Simulation of a Mobile Massive MIMO System with Relay to Increase Overall Energy Efficiency

3/3/2020 12:00:00 AM

The new generation of wireless networks must provide users with a wide variety of services, including high-speed Internet access, high quality video calls and more. These new increasing services require very high shipping rates. The need for high transmission rates and the large number of users of wireless networks have made this service very energy intensive. High energy production causes a significant increase in greenhouse gas emissions. In 5G networks, one type of MIMO is proposed, which employs a large number of antennas at the base station called MIMO. With this technology, the base station can communicate with multiple users at the same frequency band, thereby providing high multiplicity as well as array gain at the same time. Although relays were initially known to increase the level of data transmission, they later realized that the relay could be used in a wireless communication system to not only increase the level of coverage, but also increase network efficiency and system capacity. Increase as well as reduce transmission power. In this thesis, the channel information is incomplete. Amplify and Forward and Decode and Forward are utilized by MRT / MRC processing in relays. Then three power scalability schemes are discussed. Power scalability is useful for saving power consumption, the most important advantage being the use of very large antennas. In the following, energy efficiency based on the power of each user and relay in antenna mass relay system was investigated. There is a uniform relationship between energy efficiency and spectral efficiency. For example, at spectral efficiency of 35 [bits / s / Hz], the energy efficiency at the same power allocation is about 0.9 [bits / J] while the optimal power allocation is about 4.8 [bits / J]. It is observed that by increasing the spectral efficiency, the energy efficiency decreases, for example at 60 [bits / s / Hz] spectral efficiency, energy efficiency at the same power allocation of about 0.3 [bits / J] while optimum power allocation of about 0.7 [bits / J]. It was also investigated the pilot power and data power allocation, which combined the optimal power allocation mode of the user and the pilot with the two other modes, namely identical power allocation, optimal power allocation. In addition, the optimal user allocation performs better than the same power allocation.