Skip to main content
SUPERVISOR
Mohmmad javad Omidi
محمدجواد امیدی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Majid Fouladgar
مجید فولادگر

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396
With increasing advancement of wireless communication systems and development of new applications with high data rate requirements in fifth generation wireless communication systems and beyond, the data traffic on cellular networks will increase significantly. On the other hand, the extension of the concept of Internet of things(IoT) in wireless communication networks is possible only by easy and global access to wireless communications. Therefore, the design of next generation wireless communication networks requires the definition of innovative solutions to improve existing cellular networks as well as the possibility of communications in all situations, even in the event of unforeseen events. The use of unmanned aerial vehicle(UAV) is considered as a proposed solution to improve wireless communication networks. Specifications of UAVs including fast deployment and 3D location adjustment, have defined a variety of applications for them in next generation wireless communications systems. One of the roles for UAVs is to use them as an aerial base station(UAV-BS). Compared to the terrestrial type, the aerial base station has higher flexibility and ease of use in different conditions. However, the adjustable height and characteristics of the aerial wireless communication channel, have made the three-dimensional location designation of the UAV-BS as an important challenge in the use of this type of base station. In this thesis, we study the three-dimensional location of UAV-BS in the system without terrestrial base station by maximizing the coverage of users and due to the limitation of its transmission power. For this purpose, we first separate the height dimension from the other two dimensions of the UAV-BS location and obtain its optimal value by a method based on maximizing the coverage radius of this type of base station in different urban environments. Then determining the UAV-BS horizontal location is expressed in the form of an optimization problem with the aim of maximizing user coverage. This problem is non-convex and NP-hard in terms of complexity. Therefore, a suboptimal numerical method is proposed to solve it. In this method, by changing the discrete binary variable to a continuous variable, the problem is solved numerically by satisfying the constraints of the transmission power limitation and the UAV-BS location range. After solving this problem, by determining the appropriate range for the continuous variable, the users' coverage and the UAV-BS horizontal location are determined. The simulation results show the performance of this system and the effectiveness of the UAV-BS maximum transmission power and the required data rate of users. Unmanned Aerial Vehicle, Unmanned Aerial Vehicle Base Station, Aerial Wireless Communication Channel, User’ Coverage
با توسعه‌ی روزافزون ارتباطات بی‌سیم و تبیین کاربردهای جدید با نیازمندی نرخ داده‌ی بالا در سیستم‌های مخابراتی بی‌سیم نسل پنجم و فراتر از آن، ترافیک داده‌ی شبکه‌های سلولی افزایش چشمگیری خواهد داشت. از طرفی گسترش مفهوم اینترنت اشیا در شبکه‌های مخابراتی بی‌سیم تنها با دسترسی آسان و سراسری به ارتباطات بی‌سیم ممکن می‌شود. از این رو طراحی شبکه‌های مخابراتی بی‌سیم نسل بعد نیازمند ارائه‌ی راهکارهایی نوآورانه برای کمک به شبکه‌های سلولی موجود و همچنین فراهم آورنده‌ی امکان برقراری ارتباطات در همه‌ی موقعیت‌ها حتی با وقوع حوادث پیش‌بینی نشده است. استفاده از وسایل هوایی بدون سرنشین به عنوان یک راه حل پیشنهادی برای کمک به شبکه‌های مخابراتی بی‌سیم مطرح شده است. ویژگی‌های وسایل هوایی بدون سرنشین از جمله استقرار سریع و قابلیت تنظیم سه بعدی محل قرارگیری باعث شده تا کاربردهای متنوعی برای آن‌ها در سیستم‌های مخابراتی بی‌سیم نسل بعد تعریف شود. یکی از نقش‌های در نظر گرفته شده برای وسایل هوایی بدون سرنشین استفاده از آن‌ها به عنوان ایستگاه پایه‌ی هوایی است. در مقایسه با نوع زمینی، ایستگاه پایه‌ی هوایی از انعطاف‌پذیری بالاتر و سهولت به کارگیری در شرایط مختلف برخوردار است. با این وجود ارتفاع قابل تنظیم و خصوصیات کانال مخابراتی بی‌سیم هوایی، تعیین محل قرارگیری سه بعدی ایستگاه پایه‌ی هوایی را به عنوان یک چالش مهم در زمینه‌‌ی استفاده از این نوع وسایل در سیستم‌های مخابراتی مطرح کرده است. در این پژوهش به تعیین موقعیت سه بعدی ایستگاه پایه‌ی هوایی در سیستم بدون ایستگاه پایه‌ی زمینی با حداکثرسازی پوشش کاربران و با توجه به محدودیت توان ارسال آن می‌پردازیم. به این منظور ابتدا بعد ارتفاع را از دو بعد دیگر محل قرارگیری ایستگاه پایه‌ی هوایی تفکیک کرده و مقدار بهینه‌ی آن را با روشی مبتنی بر حداکثرسازی شعاع پوشش این نوع ایستگاه پایه در محیط‌های مختلف شهری به دست می‌آوریم. پس از آن تعیین موقعیت افقی ایستگاه پایه‌ی هوایی در قالب مسئله‌ی بهینه‌سازی با هدف حداکثرسازی پوشش کاربران بیان می‌شود. مسئله‌ی مذکور غیرمحدب بوده و از لحاظ پیچیدگی جزء دسته مسایل حل‌نشدنی در زمان چندجمله‌ای سخت به شمار می‌آید. از این رو برای حل آن یک روش زیربهینه‌ی عددی پیشنهاد شده است. در این روش با تغییر متغیر باینری گسسته به متغیر پیوسته، مسئله با برآوردن قیود محدودیت توان ارسال و محدوده‌ی قرارگیری ایستگاه پایه‌ی هوایی به صورت عددی حل می‌شود. پس از حل این مسئله با تعیین حدود مناسب برای متغیر پیوسته، پوشش کاربران و موقعیت افقی ایستگاه پایه‌ی هوایی مشخص می‌شود. نتایج شبیه‌سازی عملکرد این سیستم و تاثیرگذاری حداکثر توان ارسال ایستگاه پایه‌ی هوایی و نرخ داده‌ی مورد نیاز کاربران را نشان می‌دهد. وسیله‌ی هوایی بدون سرنشین، ایستگاه پایه‌ی هوایی، کانال مخابراتی بی‌سیم هوایی، پوشش کاربر

ارتقاء امنیت وب با وف بومی