Skip to main content
SUPERVISOR
Forooghosadat Tabataba,Mohammad sadegh Fazel falavarjani
فروغ السادات طباطباء (استاد مشاور) محمدصادق فاضل فلاورجانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohamad Koolivand
محمد کولیوند

FACULTY - DEPARTMENT

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

TITLE

Improving Energy Efficiency in Massive MIMO Relay Systems using Power Allocation
The global demand for higher wireless data rates is increasing. By continuing this trend, it seems that current generation of wireless communications systems can not satisfy their requirements regarding network data rates. Massive MIMO systems with high potential for increasing the spectral efficiency of the system can greatly help to meet some future network's requirements. On the other hand, cooperative relaying system is known as one of the important technologies for increasing capacity as well as coverage of the network and reducing system power consumption. By combining these two technologies together, even higher spectral efficiency is achievable, therefore Massive-MIMO relay systems can be considered as a suitable choice in the next generation of wireless telecommunication systems. In recent years with the development of telecommunication systems and rising global warming issues, it feels very necessary than before to optimize systems power consumption. In this thesis, the energy efficiency of cellular massive-MIMO relay system in both uplink and downlink cases is investigated, and some improving methods through the optimization of transmit power ( in downlink case or users transmit powers in uplink case ) and relay power under quality of services (QoS) constraints are provided. Since the QoS constraint is related to necessary minimum of these power variables, transmit and relay power could be optimized in a two dimensional way. Regarding the quasi-concave behavior of the energy efficiency function relative to the power variables, we propose using a Bisection Power search Algorithm (BPA) first in one dimension, along with the full search in other dimension (ODS), also as another algorithm, using BPA-alternative in two dimensions (AOP), for allocating the transmit power and relay power. Simulation results demonstrate the usefulness of the proposed power allocation algorithms. The results also show that the complexity of proposed algorithm is lower than full search one. Keywords: Energy Efficiency, Massive MIMO Relay System, Bisection Algorithm, Altemative Algorithm
همراه با پیشرفت روزافزون تکنولوژی، درخواست برای افزایش نرخ انتقال داده‌ی بی‌سیم، به سرعت در حال افزایش است و به نظر می‌رسد با ادامه‌ی این روند، سیستم‌های مخابراتی بی‌سیم نسل کنونی پاسخ‌گوی این نیاز شبکه نخواهند بود. سیستم‌های چندآنتنی انبوه به‌دلیل پتانسیل بالا در افزایش بهره‌وری طیفی سیستم، می‌توانند تا حد زیادی به برآورده شدن این نیاز کمک نمایند. همچنین یکی از فن‌آوری‌های مهم در جهت کاهش مصرف توان سیستم، ایده‌ی مخابرات همکارانه می‌باشد که مزایایی مانند ظرفیت بالاتر و پوشش بیشتر شبکه را به‌همراه دارد. این دو فن‌آوری در کنار یکدیگر به دلیل قابلیت بالایی که در افزایش بهره‌وری طیفی سیستم دارند، گزینه‌ی مهمی برای استفاده در سیستم‌های مخابراتی بی‌سیم آینده‌ به‌ویژه نسل پنجم (5G) به‌شمار می‌آیند. در سال‌های اخیر با گسترش هرچه بیشتر سیستم‌های مخابراتی از یک سو و مطرح شدن مشکلات مربوط به گرمایش زمین از سوی دیگر، مساله‌ی مصرف توان اهمیت بیشتری می‌یابد و نیاز به بهینه‌سازی مصرف توان این سیستم‌ها بیش از پیش احساس می‌شود. از این‌رو در این پایان‌نامه به بررسی بازده انرژی سیستم‌های سلولی چندآنتنی انبوه رله‌ای و روش‌های بهبود آن، از طریق تخصیص بهینه‌ی توان فرستنده (ایستگاه پایه در لینک فروسو و کاربران در لینک فراسو) و نیز توان رله پرداخته می‌شود. هدف اصلی، بهینه‌سازی بازده انرژی در هر یک از لینک‌های فروسو و فراسوی یک سیستم تک سلولی با درنظر گرفتن قیدهای مربوط به توان فرستنده و رله و نیز کیفیت سرویس (QoS) سیستم است. با توجه به این‌که قید کیفیت سرویس به حداقل توان لازم ارتباط دارد، در مساله‌ی بهینه‌سازی با دو متغیر توان فرستنده در لینک فروسو (یا فرستنده‌ها ی کاربران در لینک فراسو) و توان رله سر و کار داریم، و در نتیجه این مساله را می‌توان به‌صورت دوبعدی نگاه کرد. با توجه به تغییرات شبه مقعر تابع بازده انرژی نسبت به تغییرات هر یک از توان‌ها، استفاده از الگوریتم تخصیص توان دوبخشی (BPA) ابتدا در یک بعد به همراه جستجوی کامل در بعد دیگر (ODS) ، سپس استفاده از BPA به‌صورت متناوب در دو بعد (AOP) جهت تخصیص شبه بهینه‌ی توان فرستنده و توان رله پیشنهاد می‌شود. نتایج شبیه‌سازی، مفید بودن این الگوریتم‌ها را در تخصیص شبه‌بهینه‌ی توان نسبت به حالت جستجوی کامل نشان می‌دهند. نتایج حاصل از مقایسه‌ی پیچیدگی الگوریتم‌های ارائه شده نشان می‌دهد که با استفاده از این الگوریتم‌ها می‌توان به کاهش پیچیدگی حل مساله کمک کرد. واژه های کلیدی: بهره وری انرژی سیستم های چندآنتنی انبوه رله ای، تشخیص بهینه توان، الگوریتم دو بخشی (BPA)، الگوریتم متناوب (AOP)

ارتقاء امنیت وب با وف بومی