Skip to main content
SUPERVISOR
Ehsan Yzdian,Mohammad sadegh Fazel falavarjani
احسان یزدیان (استاد راهنما) محمدصادق فاضل فلاورجانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Masoud Arash
مسعود آرش

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392

TITLE

Analysis and Improvement of Energy-Efficiency in Massive Multi-User MIMO Systems
Nowadays, communication systems are faced by unprecedented increase in demand of capacity and quality.Population growth and therefore number of users' growth and intensification in electromagnetic waves radiation altogether, have created the need of using advanced communication systems which utilise the available resourses like bandwidth or transmit poweras much as possible. This requirment upholds MIMO systems as the main options for the next generation of wireless systems. In one of the latest approaches in MIMO systems, employing massive number of antennas is considered. By this implementation, communication systems in addition of benefits which they achive from adding more antennas, in asymptotic case they can gain even more. On the other hand, increasing number of antennas causes more power consumption in the system. Due to the worries about global warming and radiated electromagnetic power, Energy-Efficiency study in these systems becomes very important. This raises the question if all of antennas contribute equally to the performance of the system? It is shown by this thesis that using appropriate number of antennas according to number of users and/or required data rate in each transmit and receive interval will cause more effective power usage in the system and consequentlyimprovethe Energy-Efficiency. Also, by noting that there aremassive number of available antennas in the system, it is possible to give priority of usage to those antennas which have better channel condition rather than others. This will cause furtherimprovement in Energy-Efficiency. In this thesis an antenna selection algorithm in base station of cellular massive MIMO systems is proposed. In order to present a realistic model, Energy-Efficiency parameter is defined considering power consumption ofall system's parts. Also, mathematical analysis of the proposed algorithm is expressed to achieve important deterministic results. Eventually, performances of proposed algorithm and a near optimal antenna selection algorithm designed for traditional MIMO systems, using massive MIMO settings are compared. Simulation results reveal the advantage of proposed algorithm. Keywords : Massive MIMO, Energy-Efficiency, Antenna selection, Wishart theorem, 5G wireless cellular communication systems
امروزه سیستم‌های مخابراتیبا افزایش بی‌سابقه‌ی درخواست ظرفیت و بهبود کیفیت مواجه شده‌اند. افزایش جمعیت و درنتیجه افزایش تعداد کاربران از یک‌سو و نگرانی‌های مربوط به افزایش تشعشع توان الکترومغناطیسی در دنیای امروز از سوی دیگر، باعث شده تا بیش‌ازپیش، ‌نیاز به سیستم‌های مخابراتی پیشرفته که هرچه بهتر از امکانات موجود مانند پهنای باند یا توان ارسالی بهره می‌گیرند، احساس شود. این امر موجب شده تا سیستم‌های چند آنتنی از گزینه‌های اصلی در سیستم‌های مخابراتی جدیدنسل پنجم در آینده به‌حساب آیند. دریکی از تازه‌ترین رویکردها در سیستم‌های چند آنتنی به استفاده از تعداد انبوهی از آنتن‌هاپرداخته‌شده است. با این کار سیستم‌های مخابراتی علاوه بر مزایایی که در سیستم‌های چند آنتنی با افزایش تعداد آنتن‌ها به دست می‌آورند، در حالت مجانبی امتیازات بیشتری ارائه می‌دهند. از طرفی افزایش تعداد آنتن‌ها موجب افزایش توان مصرفی این سیستم هامی‌گردد. با توجه به افزایش روزافزون نگرانی‌ها در مورد گرمایش زمین، حاصل از مصرف توان و تشعشعات الکترومغناطیسی رهاشده در فضا، بررسی کارایی انرژی در این سیستم‌ها بسیار حائز اهمیت است. در اینجا این سؤال مطرح می‌شود که آیا تمامی آنتن‌ها نقش یکسانی در افزایش کارایی سیستم ایفا می‌کنند یا خیر. در این پایان‌نامه نشان داده می شود که استفاده از تعداد مناسب آنتن‌ها در هر بازه‌ی ارسالی به نسبت تعداد کاربران و یا نرخ اطلاعات موردنیاز، باعث مصرف بهتر توان در سیستم می‌شود. همچنین مشاهده می شود با توجه به در اختیار داشتن تعداد زیاد آنتن در سیستم این امکان وجود دارد تا اولویت استفاده، آنتن‌هایی باشند که دارای وضعیت کانال بهتری نسبت به سایر آنتن‌ها هستند. این امر همچنین موجب افزایش بیشتر کارایی انرژی می‌گردد. در این پایان‌نامه الگوریتمی برای انتخاب آنتن در ایستگاه پایه ی سیستم های مخابرات سلولی که از تعداد انبوه آنتن بهره می برند، جهت افزایش کارایی انرژی ارائه می شود. در راستای ارائه ی مدلی واقعی، توصیف پارامتر کارایی انرژی با در نظر گرفتن توان های مصرفی تمامی اجزا سیستم انجام می شود. همچنین تحلیل ریاضی الگوریتم پیشنهادی برای به دست آوردن رابطه ای معین برای کارایی انرژی بیان می شود.درنهایت عملکرد این الگوریتم با یک الگوریتم نزدیک بهینه کهبرای انتخاب آنتن در یک سیستم چند آنتنی متداول نقطه به نقطهپیشنهادشده، با در نظر گرفتن استفاده از تعداد انبوه آنتن ها مقایسه می شود. نتایج شبیه سازی برتری الگوریتم پیشنهادی را نمایان می کنند. کلمات کلیدی: 1-سیستم چند آنتنیانبوه 2-کارایی انرژی 3-انتخاب آنتن 4-قضیه ی ویشارت 5-نسل پنجم سیستم های بی سیم5G

ارتقاء امنیت وب با وف بومی