Skip to main content
SUPERVISOR
Mehdi Mahdavi,Mohammad sadegh Fazel falavarjani
مهدی مهدوی (استاد راهنما) محمدصادق فاضل فلاورجانی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Reza Jafari
رضا جعفری

FACULTY - DEPARTMENT

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

TITLE

Sum-Throughput Increasing of Secondary Users in Cognitive Wireless Powered Communication Networks
The improper operation of the wireless devices due to the sudden depletion of batteries’ energy and also batteries replacing and/or recharging difficulties, have always been one of the important design considerations. Because of such reasons and due to the recent advances in wireless energy transfer (WET), the motivation for investigation on wireless power communication networks (WPCNs) has increased. In such types of networks, the energy of wireless devices can be permanently supplied through a hybrid-access point (H-AP) without human intervening. Furthermore, due to allocation of most of radio spectrum, the lack of available spectrum for future application such as WPCNs, is another challenging issue. A promising solution for this problem is combination of cognitive radio and WPCNs in the new form of cognitive wireless powered communication networks (CWPCNs). In general, data and energy transmission in the secondary network can be performed in Half-Duplex (HD) mode or Inband-Full Duplex (I-FD) mode depends on the type of the hardware of the equipment’s. In HD mode, all secondary users first harvest energy in a part of the frame that is called WET phase and then during the remaining part of the frame that is called WIT phase, transmit their information to the H-AP. This structure is called HD-CWPNC-HD. Recently, to improve spectral and temporal efficiency, the interests in researches about I-FD structures in which the devices can transmit and receive energy and data simultaneously (in the same frequency band) have increased. This structure is called FD-CWPNC-FD. Because of simultaneous energy transmission and data reception, self-interference cancellation (SIC) in the H-AP is one of design challenges in such a structure. In this thesis, the model of spectrum sharing is underlay. The goal is to maximize the sum-throughput of secondary users in both mentioned structures under different constraints such as interference temperature on primary receiver, the transmitted power of H-AP, the energy buffer capacity and also the comparison of such structures. It is shown that the STM problem is a convex optimization problem that can be solved using HETA and HJOTPA algorithms. In contrast with HETA in which equal length time slots are allocated to the secondary users, time slots are optimally allocated to SUs in HJOTPA. Numerical implementation in Mathab reveals that HJOTPA has better performance when compared with HETA. In addition, if SIC is performed appropriately, then FD-CWPCN-FD structure has higher sum-throughput than HD-CWPCN-HD one. keywords : Cognitive Wireless Powered Communication Network (CWPCN), Half-Duplex mode (HD), In-band Full Duplex mode (I-FD), Self-Interference Cancellation (SIC)
عدم عملکرد صحیح تجهیزات بی‌سیم که به‌علت اتمام ناگهانی انرژی باتری حسگر‌ها ایجاد می‌شوند و همچنین، مشکلات تعویض و یا شارژ مجدد باتری‌ها، همواره یکی از ملاحظات مهم طراحی در سیستم‌های بی‌سیم بوده است. به دلایل ذکر شده و همچنین به دلیل پیشرفت‌های اخیر در زمینه انتقال بی‌سیم انرژی (WET) انگیزه‌‌ها برای تحقیق در زمینه شبکه‌های ارتباطی با تغذیه بی‌سیم (WPCN) بیش‌تر شده است. در این نوع از شبکه‌ها، انرژی تجهیزات بی‌سیم، بدون دخالت انسان و به‌روش بی‌سیم توسط یک نقطه دسترسی ترکیبی (H-AP) به‌صورت دائمی شارژ مجدد می‌شوند. از طرفی، با توجه به تخصیص بخش زیادی از طیف‌های فرکانسی، عدم وجود طیف در دسترس برای کاربردهای آینده مانند ساختارهای ، WPCN موضوع چالش برانگیز دیگری است. راه‌حل نویدبخش برای حل این مشکل، تلفیق رادیوشناختگر (CR) با ساختار WPCN و ایجاد ساختاری جدید تحت عنوان شبکه‌های رادیوشناختگر با تغذیه بی‌سیم (CWPCN) است. در حالت کلی، برای ارسال سیگنال‌های انرژی و اطلاعات در شبکه ثانویه، H-AP و کاربران ثانویه بسته به نوع تجهیزات سخت‌افزاری مورد استفاده، می‌توانند به‌صورت نیمه دوسویه (HD) یا دوسویه داخل باند (I-FD) عمل کنند. در مد ، HD در هر بلوک زمانی یک قاب، همه کاربران ثانویه ابتدا، در بخشی از قاب که به آن فاز زمانی WET گفته می‌شود، از H-AP انرژی را دریافت و سپس در باقی‌مانده قاب که به آن فاز زمانی ارسال اطلاعات (WIT) گفته می‌شود، اطلاعات را به H-AP ارسال می‌کنند که این ساختار HD-CWPCN-HD نامیده می‌شود. درجهت بهبود بهره‌وری طیفی و زمانی، در سال‌های اخیر علاقه‌مندی برای تحقیق در حوزه ساختارهای I-FD که در آن دستگاه‌ها به‌صورت هم‌زمان قابلیت ارسال و دریافت انرژی و اطلاعات را (در همان باند فرکانسی) دارند، بیشتر شده است که به این ساختار FD-CWPCN-FD گفته می‌شود. به علت ارسال هم‌زمان انرژی و دریافت اطلاعات در ، H-AP حذف سیگنال خود-تداخل (SIC) یکی از چالش‌های طراحی در این ساختار است. در این پایان‌نامه، از مدل اشتراک‌گذاری طیفی زیرنهی استفاده خواهد شد و هدف بیشینه‌سازی مجموع گذردهی (STM) کاربران ثانویه در دو ساختار ذکر شده تحت محدودیت دمای تداخل بر روی گیرنده شبکه اولیه و محدودیت توان ارسالی H-AP و محدودیت طول بافر انرژی حسگرهای ثانویه است. نشان داده می‌شود که مسأله ، STM یک مسأله بهینه‌سازی محدب است و برای مقایسه عملکرد این دو ساختار از دو الگوریتم HETA و HJOTPA استفاده می‌شود. برخلاف الگوریتم HETA که در آن به کاربران ثانویه شیار‌های زمانی مساوی تخصیص داده می‌شود، در الگوریتم ، HJOTPA شیار‌های زمانی نیز به‌صورت بهینه تخصیص داده می‌شوند. با استفاده از شبیه‌سازی در متلب نشان داده می‌شود که الگوریتم HJOTPA نسبت به الگوریتم HETA عملکرد بهتری دارد. همچنین در ساختارهای FD-CWPCN-FD نسبت به ساختارهای HD-CWPCN-HD به‌شرطی که عملیات SIC به‌درستی انجام شود، مجموع گذردهی کاربران ثانویه بالاتر است. وازه های کلیدی: شبکه‌های ارتباطی رادیوشناختگر با تغذیه بی‌سیم (CWPCN) -مد نیمه دوسویه (HD) -مد دوسویه داخل باند (I-FD) -حذف خود-تداخل (SIC)

ارتقاء امنیت وب با وف بومی