Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad sadegh Fazel falavarjani
محمدصادق فاضل فلاورجانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammadreza Sadeghian renani
محمدرضا صادقیان رنانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Power Allocation Techniques in Massive Multi-Antenna Systems under Complete and Incomplete Channel State Information
Nowadays, the request for enormous data traffic transfer and use of high speed internet has led in increasing demand for capacity and improving quality in communication systems. With the increase in human population and consequently increase in number of Internet users, the need for more advanced telecommunication systems is more evident. Therefore, massive MIMO systems has received more attention recently. These systems which are composed of a base station equipped with a few hundreds of coherent antennas transmitting data to dozens of users, have made significant improvements in spectral and energy efficiency. One method of maximizing spectral efficiency includes applying the appropriate optimized data and pilot power allocation algorithms. In recent years, schemes such as successive convex approximation, game theory, geometric programming, iterative algorithms based on Hungarian method, improved waterfilling algorithm and etc, have been offered in order to allocate data and pilot power optimally for maximizing spectral and energy efficiency in massive MIMO. It has been shown in multicell massive MIMO uplink with ZF detector while each BS has perfect CSI of channels in its cell, regarding the lower bound of sum rate, the optimal power allocation scheme is waterfilling algorithm. In this thesis, we consider same scenario while each BS has imperfect CSI in its cell. Here, the aim of the convex optimization problem is maximizing sum rate for all users of central cell. In this case, we derive a lower tight bound for sum rate of each user and formulate an optimization problem based on it. This problem which is based on large scale coefficients, as the number of base station antennas grows asymptotically is approximated by an optimization problem being solved through geometric programming. Moreover, this problem can be converted to a convex problem. In this thesis we use CVX toolbox for solving the optimization problem. Simulation results show the superiority of the proposed power allocation method compared to equal power allocation in terms of sum rate. Als the optimization problem for MRC detector while each BS has perfect CSI in its cell, and while each BS has imperfect CSI in its cell, is studing and its results is compairing with MRC detector's results. Keywords: 1-5G wireless communication, 2-Massive MIMO systems, 3-Sum rate, 4-Power allocation
امروزه لزوم مخابره ی داده با حجم زیاد و استفاده از اینترنت پر سرعت باعث شده درخواست افزایش ظرفیت و بهبود کیفیت در سیستم hy;های مخابراتی اهمیت بسیار زیادی پیدا کند و با افزایش جمعیت و به تبع آن افزایش کاربران اینترنت، نیاز به سیستم های مخابراتی پیشرفته تر، بیشتر احساس می شود. از این رو در چند سال اخیر، سیستم های چند آنتنی انبوه بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. در این سیستم ها که یک ایستگاه پایه با صدها آنتن به صورت همدوس با ده‌ها کاربر به مخابره ی داده می پردازد افزایش قابل توجهی در کارایی انرژی و کارایی طیفی بدست می آید. از جمله روش های بیشینه کردن کارایی طیفی در این سیستم ها، به کار بردن الگوریتم های مناسب تخصیص بهینه توان داده و راهنما است. در چند سال اخیر روش هایی از جمله تقریب متوالی محدب، نظریه بازی ها، برنامه ریزی هندسی، الگوریتم های تکرارشونده براساس روش هانگارین، الگوریتم آب ریزی بهبود یافته و... برای تخصیص بهینه ی توان داده و راهنما جهت بیشینه کردن کارایی طیفی و کارایی انرژی در این سیستم ها ارایه شده است. نشان داده شده است که برای تخصیص بهینه ی توان در سیستم چندآنتنی انبوه چند سلولی در سناریوی فراسو و با استفاده از آشکارساز ZF در حالت CSI کامل با استفاده از کران پایین به دست آمده برای نرخ هر کاربر، باید از الگوریتم آب ریزی استفاده شود. در این پایان نامه همین سناریو اما در حالت CSI ناقص در نظر گرفته می شود. هدف مسئله ی بهینه سازی در این پایان نامه بیشینه کردن نرخ مجموع کاربران سلول مرکزی است. در حالت CSI ناقص یک کران پایین چسبنده برای نرخ هر کاربر به دست آورده و با توجه به آن، مسئله ی تخصیص بهینه ی توان به منظور بیشینه کردن نرخ مجموع را فرموله کرده ایم. این مسئله ی بهینه سازی که صرفا براساس ضرایب مقیاس بزرگ است با توجه به این که تعداد آنتن ها زیاد است به مسئله ای تبدیل می شود که با استفاده از برنامه ریزی هندسی قابل حل است. همچنین می توان این مسئله ی بهینه سازی را به یک مسئله ی بهینه سازی محدب تبدیل کرد. در این پایان نامه از ابزار CVX برای حل این مسئله ی بهینه سازی بهره می بریم. نتایج شبیه سازی برتری تخصیص توان پیشنهادی را نسبت به تخصیص توان یکسان نشان می دهد. همچنین مسئله ی بهینه سازی فوق برای آشکارساز MRC در حالت CSI کامل و ناقص مورد بررسی قرار می گیرد و نتایج آن با نتایج مربوط به آشکارساز ZF مقایسه می شود. کلمات کلیدی:1-نسل پنجم سیستم های مخابرات بی سیم (5G) 2-سیستم های چند آنتنی انبوه 3-نرخ مجموع کاربران 4-تخصیص توان

ارتقاء امنیت وب با وف بومی