Skip to main content
SUPERVISOR
فرزاد پرورش (استاد مشاور) حامد نریمانی (استاد راهنما) فروغ السادات طباطباء (استاد راهنما)
 
STUDENT
Sina Jorjani Totonchian
سینا جرجانی توتونچیان

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Diversity-Multiplexing Trade-off Analysis in Hybrid Diamond Relay Channels
Next generation wireless communication systems demand both high transmission rates and a quality-of-service (QoS) guarantee. Cooperative communication is a promising technique that can provide both advantages for a wireless network as cooperation between nodes can increase the overall reliability and spectral efficiency through cooperative diversity and increasing the total degrees of freedom (DoF). Diversity-multiplexing tradeoff (DMT) captures the inherent tradeoff between reliability and transmission rate of the system in high signal-to-noise ratio (SNR) regime and is considered as a powerful tool to evaluate the performance of different communication schemes. Nodes in a network can operate either in full-duplex or in half-duplex modes. In the full-duplex mode simultaneous transmission and reception of data is allowed, while this operation is not possible in the half-duplex mode. On the other hand, transmitting and receiving in full-duplex mode, while being more spectral efficient, it is less implementable in a practical system. The complementary advantages and disadvantages of each mode, raises the possibility of the communication networks containing both full-duplex and half-duplex nodes. In this thesis, a network consisting a source and a destination that are connected with two non-interfering relays in a diamond structure is proposed, with one relay being full-duplex while the other one being restricted to operate in half-duplex mode; hence the name hybrid diamond relay channel is used to refer to this network. We study the DMT of hybrid diamond relay channel, when all nodes are equipped with single antenna and have local receive channel state information (CSI). Furthermore, all the channels are assumed to be quasi-static flat-fading with independent Rayleigh distributions. DMT cut-set upper-bound for this network is formulated as an optimization problem when the half-duplex relay listens for a fixed fraction of the codeword length and transmits during the remaining part. This optimization problem is then divided to four sub-optimization problems and the DMT cut-set upper-bound is derived as the minimum of the four solutions. It is shown that this upper-bound is achievable by the quantize-map-and-forward (QMF) strategy. The DMT of static QMF (SQMF) and dynamic QMF (DQMF) strategies with optimal listen-transmit scheduling are formulated as two optimization problems, which are then solved analytically in some specific regimes and evaluated numerically in the remaining ones. Finally, by comparing the obtained results with the DMT of SQMF strategy in the equivalent half-duplex network and the DMT of equivalent full-duplex network, more light is shed on the effect of duplexing and dynamic/static scheduling on the DMT of diamond relay channels. 1- Diversity-Multiplexing Tradeoff 2-Rayleigh Fading 3-Diamond Relay Channel 4-Half-/Full- Duplex 5-Quantize-Map-and-Forward
سیستم‌های مخابراتی نسل آینده به نرخ داده و کیفیت سرویس (QoS) بالا به صورت توأم نیاز دارند. مخابرات همکارانه به عنوان یک تکنیک امیدوارکننده که می‌تواند هر دو مزیت را در شبکه‌ی بی‌سیم فراهم آورد، شناخته می‌شود. همکاری میان گره‌ها در شبکه می‌تواند موجب افزایش اطمینان‌پذیری از طریق چندگانگی همکارانه و افزایش نرخ ارسال از طریق افزایش درجه‌ی آزادی (DoF) سیستم بشود. تعامل چندگانگی-تسهیم (DMT)، تضاد ذاتی میان اطمینان پذیری و نرخ ارسال در سیستم‌های مخابراتی را به نمایش می‌گذارد و به عنوان یک ابزار قدرتمند در ارزیابی عملکرد روش‌های مخابراتی مختلف به حساب می‌آید. گره‌ها در شبکه می‌توانند به صورت نیمه دوطرفه یا تمام دوطرفه عمل کنند؛ در حالت تمام دوطرفه ارسال و دریافت همزمان داده ممکن است. در حالی که در حالت نیمه دوطرفه این امکان وجود ندارد. از طرفی دیگر ارسال و دریافت در حالت تمام دوطرفه اگر چه بازدهی طیفی بالاتری دارد، اما پیاده‌سازی عملی آن دشوار تر است. مزایا و معایب مکمل حالت‌های نیمه دوطرفه و تمام دوطرفه، امکان وجود ساختار‌هایی که هر دو نوع گره نیمه دوطرفه و تمام دوطرفه با ‌هم در آن حضور دارند، را تقویت می‌کند. در این پایان‌نامه یک شبکه متشکل از یک منبع و یک مقصد در نظر گرفته شده است که از طریق دو رله‌ در ساختار لوزی با هم ارتباط برقرار می‌کنند که یکی از آن‌ها تمام دوطرفه و دیگری نیمه دوطرفه است؛ بنابراین از نام «کانال رله‌ای لوزی مرکب» برای اشاره به این شبکه استفاده شده است. در این پژوهش مسأله‌ی DMT در کانال رله‌ای لوزی مرکب، در حالتی که تمام گره‌ها تک‌آنتنی هستند و تنها از اطلاعات وضعیت کانال (CSI) محلی دریافتی مطلع هستند، بررسی شده است. علاوه بر این کانال ها به صورت شبه‌ایستا با محوشدگی رایلی تخت و مستقل از یک‌دیگر فرض شده اند. کران ‌بالای مجموعه-برش DMT برای این شبکه در صورتی که رله‌ی نیمه دوطرفه به یک نسبت مشخص از طول کلمه‌ی کد به پیام منبع گوش دهد و در بازه‌ی باقی‌مانده آن ‌را ارسال کند، به فرم یک مسأله‌ی بهینه‌سازی مطرح می‌شود. سپس با تفکیک این مسأله به چهار زیر مسأله‌ی بهینه‌سازی و حل هریک به صورت جداگانه، کران‌ بالای DMT این شبکه به صورت کمینه‌ی میان چهار جواب به‌دست می‌آید و قابل دستیابی بودن این کران توسط روش کوانتیزه‌کردن-نگاشت-و-ارسال (QMF) تحقیق می‌شود. DMT روش‌های QMF ایستا (SQMF) و QMF پویا (DQMF) به صورت دو مسأله‌ی بهینه‌سازی جداگانه فرمول‌بندی می‌شوند و در ادامه این مسائل در برخی از نواحی از پارامتر‌های شبکه به صورت تحلیلی حل شده و در دیگر نواحی به صورت عددی ارزیابی شده اند. در نهایت نتایج به‌دست آمده، با DMT روش SQMF در شبکه‌ی نیمه دوطرفه‌ی معادل و DMT شبکه‌ی تمام دوطرفه‌ی معادل، مقایسه می‌شوند. در این پژوهش، تأثیر یک یا تمام دوطرفه بودن رله‌ها و زمان‌بندی‌های ایستا یا پویا بر DMT کانال رله‌ای لوزی روشن‌تر می‌شود. کلید واژه ها (فارسی): 1- تعامل چندگانگی-تسهیم 2-محوشدگی رایلی 3-کانال رله‌ای لوزی 4-یک/دو سویه 5-کوانتیزه کردن-نگاشت-و-ارسال

ارتقاء امنیت وب با وف بومی