Skip to main content
SUPERVISOR
Mohmmad javad Omidi,Mohammad mahdi Naghsh
محمدجواد امیدی (استاد راهنما) محمد مهدی نقش (استاد مشاور)
 
STUDENT
Hossein Vaezy
حسین واعظی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1393

TITLE

Precoder design based on spectral and energy efficiency criteria
The future wireless networks have an emphasis on a remarkable increase in data rate with a huge number of users. This matter will cause the increasing demand for base stations which leads to an increase in the power consumption in the wireless networks. In this research, we considered a multi-user MIMO network. The goal is to design pre-coder matrices at the transmitters to increase the sum-rate. The proposed method is a semi-distributed method that needs low information feedback. We also investigated the performance and computational complexity of the proposed method. The simulation results reveal the decreasing computational complexity compared with the newest method which provides the opportunity to use in a large number of antennas. In the sequel, we investigate the effects of channel estimation error on the performance of the proposed method. In the second part of this thesis, we consider the energy efficiency maximization problem in MIMO interference channels. We design the transmit beamforming matrices based on three approaches. In the first approach, each user tries to maximize their energy efficiency, resulting in what we call the selfish method. The second approach aims to maximize the weighted sum-energy efficiency; we refer to it as the unselfish method. Also, we consider fairness with the minimum-energy efficiency maximization problem; an approach that results in what we call the worst-case method. The third part investigates the energy-efficient pre-coder design in multi-user MIMO systems which is also robust to the imperfect channel state information at the transmitters. We investigate the problem in two conventional cases. The first case considers the statistical characterization for the channel estimation error with a semi-closed-form solution. Then, we turn our attention to the case which considers only the uncertainty region for the channel estimation error. Key Words Pre-coder, Energy Efficiency, Spectral Efficiency, Interference Channel
: افزایش نرخ ارسال و افزایش تعداد کاربران تحت پوشش شبکه از اهداف اصلی شبکه‌های نسل پنجم و ششم مخابراتی است. این موضوع موجب افزایش تقاضا برای تعداد بیشتر ایستگاه‌های پایه می‌شود،که از نتایج نامطلوب آن می‌توان به افزایش انرژی مصرفی شبکه‌های بی‌سیم اشاره نمود. علاوه بر جنبه‌های زیست محیطی و افزایش انتشار دی‌اکسید کربن (CO2) ، افزایش مصرف انرژی منجر به افزایش هزینه‌های عملیاتی اپراتورها نیز می‌شود. در ابتدای این رساله، کانالی تداخلی چند آنتنی با تعدادی جفت فرستنده و گیرنده درنظر گرفته شده و هدف طراحی پیش‌کدکننده در فرستنده به منظور افزایش مجموع نرخ داده شبکه است. روش ارائه شده روشی نیمه توزیع‌شده است که در مقایسه با روش‌های متمرکز، به اطلاعات کمتری از دیگر کاربران نیاز دارد. با شبیه‌سازی، روش پیشنهادی با جدیدترین روش‌های موجود مقایسه شده و عملکرد و پیچیدگی آن مورد بررسی قرار گرفته است. شبیه‌سازی‌ها کاهش قابل ملاحظه‌ی زمان اجرای الگوریتم را نشان می‌دهند که این مساله به کارگیری تعداد آنتن بیشتر را ممکن می‌سازد. همچنین طراحی در حضور خطای تخمین کانال در این سیستم‌ها بررسی شده است. در ادامه‌ی کار، به منظور کاهش مصرف انرژی در شبکه، به طراحی با معیار بهره‌وری انرژی پرداخته شده است. برای حل این مسئله از سه معیار متفاوت استفاده شده است. در معیار اول که روشی خودخواهانه است، هر کاربر بدون درنظر گرفتن بهره‌وری انرژی کاربران دیگر، بهره‌وری انرژی خود را ملاک قرار داده و به طراحی پیش‌کدکننده می‌پردازد. این روش قابلیت پیاده‌سازی توزیع‌شده دارد و هر کاربر فقط به اطلاعات محلی کانال خود نیاز دارد. روش دیگر برای طراحی، روش غیرخودخواهانه است. در این روش هر کاربر بهره‌وری انرژی کل شبکه را به عنوان معیار طراحی درنظر دارد. این روش نسبت به روش خودخواهانه اطلاعات بیشتری برای طراحی نیاز داشته ولی در عوض عملکرد شبکه به مراتب بهبود یافته است. در نهایت از روش طراحی به ازای کاربر با بدترین شرایط کانال استفاده شده است. در این روش که روشی متمرکز است، عدالت بین کاربران رعایت شده و تفاوت چندانی بین بهره‌وری انرژی کاربران وجود ندارد. همچنین مسئله طراحی با کارآمدی انرژی با درنظر گرفتن خطای تخمین کانال و در حالت‌هایی که فقط اطلاعات آماری از خطا را در اختیار داریم و سپس حالتی که اطلاعات آماری موجود نیست و فقط کرانی برای واریانس خطا داریم، بررسی شده است. در حالت دوم، طراحی نسبت به خطای تخمین مقاوم است. با توجه به علاقه زیادی که به استفاده از شبکه‌های هوایی بی‌سیم وجود دارد، در انتهای این رساله به طراحی پیش‌کدکننده در شبکه‌هایی با ایستگاه پایه هوایی پرداخته شده است. این نوع از ایستگاه‌های پایه قابلیت تحرک داشته و می‌توانند به صورت موقت با افزایش ترافیک به شبکه اضافه شوند و در صورت عدم نیاز از شبکه حذف شوند. در این رساله، ابتدا طراحی پیش‌کدکننده و مکان مناسب برای ایستگاه پایه در حالتی که لینک دید مستقیم بین فرستنده هوایی و کاربر زمینی وجود دارد، بررسی شده است. سپس در قسمت دوم، در کانال موج میلیمتری و با درنظر گرفتن مشکلات موجود در این باند فرکانسی طراحی شکل دهنده پرتو انجام شده است. برای حل مسئله از یک روش مبتنی‌بر یادگیری ماشین استفاده شده است. کلمات کلیدی: پیش‌کد‌کننده، بهره‌وری انرژی، بهره‌وری طیفی، کانال تداخلی.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی