Skip to main content
SUPERVISOR
Ali-Mohamad Doost-Hoseini,Maryam Masjedi
علی محمد دوست حسینی (استاد راهنما) مریم مسجدی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mahdi Maleki
مهدی ملکی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Performance Analysis of Cooperative Communication Systems over ?-µ Fading Channels with Non-linear Energy Harvester Relay
One of the important issues in wireless communication networks is supplying energy to wireless users. In a conventional system this problem is resolved by copper wires and power supplies. With the wide and fast development of wireless communication systems, wireless power transfer problem has been raised, because wireless nodes may not lie be in an inaccessible environment and it is cumbersome to replace or recharge batteries. Sowireless energy transfer insures reliability and prolongs the operation of such wireless systems. One of the common wireless energy transfer technics is energy harvesting from radio frequency signals. The main feature of this method is permanent energy availability forharvesting, while extensive efforts are made to decrease the utilization of radio resources in green communications. So transmitting the least energy by these resources and getting the most from them has become an attractive topic. A convenient approach is based on, beamforming for efficient energy and information transfer. Cooperative communication systems can be an appropriate research field to attain this goal. Most of researches in energy harvesting field, assume linear models for energy harvesters. In this model, the harvested DC power is proportional, without any constraint, to the arriving power at the harvester circuit. But practical experiments on radio frequency harvester show extreme non linearity. Thus, linear energy harvesting model is unrealistic. Energy harvesting idea in cooperative communication systems is notable for efficient data and energy transfer. Some conditions such as nodes mobilities create some problems to be addressed.In this research, we analyze dual hop cooperative communication system, in whichthe relay is equipped toharvest energy. Some protocols are for transmitting data and energy and, simultaneous wireless information and power transfer (SWIPT) protocol is examined with further detail. Time-switching and power-splitting are common SWIPT protocols. Recently, a novel structure presented in the literature that combines time-switching and power splitting protocols whose performance depends on channel situations. On the other hand, because of the role of channel characteristics on data and power transmitting qualities, we consider different environments through general fading models and present a more real and accurateanalysis. Among general fading in the literature, ?-µ distribution is more common in wireless communications. Also, for analyzing practical systems, a non-linear homographic model is used that shows good trade off between mathematical tractability and fitness to practical data from the harvesters' circuits. Finally, we will observe that using more realistic constraints, leads to better performance analysis and general results. Comparing optimal circumstances for different SWIPT protocols, hybrid protocol shows better performance.
یکی از چالش‌های بزرگ سامانه‌های مخابراتی مسئله تأمین انرژی است. در سامانه‌های سنتی این مشکل توسط سیم‌های مسی و یا به کمک منابع تغذیه مرتفع می‌گردد. با گسترش این سامانه‌ها، مسئله انتقال بی‌سیم انرژی مطرح شده است. چرا که ممکن است گره‌های سامانه‌های بی‌سیم در محیط‌های دور از دسترس و فاقد تسهیلات تعویض یا شارژ دوباره باتری باشند. به همین منظور گرایش به انتقال انرژی بی‌سیم در سامانه‌های مخابراتی افزایش یافته است. برای ارسال انرژی وجود منابع انرژی در محیط سامانه‌ لازم و ضروری است. از جمله شیوه‌های انتقال انرژی، برداشت انرژی از سیگنال‌های رادیویی است. مزیت این شیوه وجود همیشگی انرژی برای برداشت است. این در حالی است که در روش‌های مخابرات سبز سعی در کاهش بهره برداری از منابع رادیویی دارند. بنابراین ارسال حداقل انرژی توسط این منابع و دریافت حداکثری از آن‌ها مورد توجه قرار می‌گیرد. از جمله این روش‌ها جهت‌دهی پرتو در سامانه‌های مخابراتی مبتنی بر انتقال بی‌سیم انرژی و اطلاعات است. در این میان بهره‌گیری از سامانه‌های مخابراتی همکارانه می‌تواند یک زمینه پژوهشی مناسب باشد. بیشتر تحقیقات انجام شده در حوزه برداشت انرژی، برداشتگر انرژی را به صورت خطی مدل می‌کنند. این مدل رابطه توان DC برداشت شده را، بدون محدودیت در توان رسیده به مدار برداشتگر، خطی در نظر می گیرد. اما همانطور که آزمایشات مدارات عملی برداشتگر‌های فرکانس رادیویی نشان می‌دهد این ارتباط شدیداً غیرخطی است و از این رو برداشت انرژی خطی واقعی نخواهد بود. ایده برداشت انرژی در سامانه‌های مخابرات همکارانه به منظور بهبود ارتباط میان گره‌ها مورد توجه ویژه قرار می‌گیرد. چرا که وجود قیودی چون تحرک گره‌ها می‌تواند انتقال انرژی و اطلاعات در سامانه را با مشکلات جدی روبرو ‌سازد. در این پژوهش یک سامانه مخابرات همکارانه دو پرشی با رله مجهز به برداشتگر انرژی مورد تحلیل قرار می‌گیرد. در میان روش‌های مختلف که برای ارسال انرژی و اطلاعات در تحقیقات مطرح می‌شود، از روش ارسال همزمان انرژی و اطلاعات (SWIPT) بهره برده شده است که از متداول‌ترین آن‌ها به کلیدزنی زمان و تقسیم توان اشاره می‌شود. در این جا از روش ترکیبی که اخیرا با ترکیب دو ساختار عملی مذکور به عنوان یک ساختار جدید مطرح شده و بسته به شرایط کانال رفتار متفاوتی خواهد داشت، استفاده می‌شود. از طرفی به دلیل تأثیرپذیری انرژی و اطلاعات از مشخصات کانال و در نظر گرفتن شرایط محیطی متفاوت لازم است از محوشدگی‌های کلی استفاده نمود و تحلیل کلی‌تر و دقیق‌تری از محیط داشت. از میان محوشدگی‌های کلی ارائه شده تا کنون، از محوشدگی ?-µ استفاده شده که در محیط‌های بی‌سیم کاربرد فراوان دارد. همچنین به منظور تحلیل عملی‌تر سامانه، از یک مدل غیرخطی هموگرافیک با مصالحه مناسب میان دنبال کردن ریاضی روابط و تناسب دقیق‌تر با داده‌های حاصل از مدار برداشتگر استفاده شده است. در پایان به کمک فرض‌های ارائه شده نشان خواهیم داد تحلیل عملکرد نتایج واقعی‌تر و کلی‌تری را به دست می‌دهد. همچنین مشاهده می‌شود که با مقایسه مقادیر بهینه برای روش‌های مختلف ،SWIPT روش ترکیبی عملکرد بهتری در مدل بی‌سیم ارائه می‌کند. کلید واژه‌ها: داشت انرژی، روش ترکیبی، محوشدگی ?-µ، برداشت انرژی غیرخطی، ارسال همزمان اطلاعات و انرژی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی