عنوان

طراحی آرایه آنتنی با ساختار تنک به منظور کاهش پیچیدگی در سیستم¬های مخابراتی MIMO حجیم

شماره

پ۲۷۷۳۱

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

per

عنوان اصلي

طراحی آرایه آنتنی با ساختار تنک به منظور کاهش پیچیدگی در سیستم¬های مخابراتی MIMO حجیم

نام نخستين پديدآور

فاطمه اصغری آژیری

نام ناشر، پخش کننده و غيره

برق و کامپیوتر

تاریخ نشرو بخش و غیره

۱۴۰۱

نام خاص و کميت اثر

۱۰۸ص.

مواد همراه اثر

سی دی

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

دکتری

نظم درجات

مهندسی برق و کامپیوتر گرایش مخابرات سیستم

زمان اعطا مدرک

۱۴۰۱/۰۶/۲۷

متن يادداشت

سیستم موج میلی‌متری با دسترسی چندگانه غیرمتعامد (mmWave-NOMA) با استفاده از شکل¬دهی پرتو تصادفی یک فناوری مدرن است که برای بکارگیری در شبکه¬های مخابراتی نسل جدید با اتصالات گسترده و انتقال اطلاعات با تاخیر کم و کیفیت سرویس¬دهی بالا مورد توجه قرار گرفته است. در این رساله، سیستم mmWave-NOMA با استفاده از آرایه آنتنی تنک پیشنهاد شده است که علاوه بر استفاده از تجهیزات آنتنی سبک و با کارایی انرژی بالا در ایستگاه پایه عملکرد احتمال قطع کاربران را نسبت به سیستم متداول بهبود می¬دهد. همچنین با حل مسئله بهینه¬سازی بردار شکل¬دهی پرتو، سیستم با احتمال قطع کمینه معرفی شده است. برای بهینه¬سازی بردار شکل¬دهی پرتو از سه روش مبتنی بر گرادیان، روش PSO و EO استفاده شده است. نتایج شبیه‌سازی‌ها نشان می¬دهد که استفاده از بردار شکل¬دهی پرتو بهینه پیشنهادی احتمال قطع سیستم را تا 98% نسبت به حالت شکل¬دهی پرتو متداول در SNR های بالا کاهش می¬دهد. همچنین روش بهینه¬سازی با پیچیدگی کمتر پیشنهاد شده است که با کاهش پیچیدگی محاسباتی عملکرد احتمال قطع با اختلاف حداکثر 7% نسبت به حالت بهینه را نتیجه می¬دهد. شبیه¬سازی و نتایج بررسی¬¬ها نشان می¬دهد سیستم mmWave-NOMA با آرایه آنتنی تنک و استفاده از شکل¬دهی پرتو بهینه عملکرد بهتری نسبت به سیستم mmWave-NOMA با آرایه آنتنی یکنواخت خطی و استفاده از شکل¬دهی پرتو متداول در زمینه احتمال قطع و نرخ مجموع از خود نشان می¬دهد. برای بهینه¬سازی کاربردی سیستم¬های مخابراتی حجیم عملکرد سیستم STCM-MIMO بررسی شده است. سیستم STCM-MIMO سیستمی برای بهره¬گیری از مزایای سیستم MIMO حجیم و روش کدگذاری فضا-زمان است که در فرستنده خود از آرایه¬های آنتنی با تعداد درایه زیاد استفاده می-کند. بررسی نشان می¬دهد که عملکرد نرخ خطای این سیستم در حالت ایده¬آل با افزایش تعداد درایه¬های آنتنی بهبود می¬یابد. در این رساله اثر تزویج متقابل بین درایه¬های آنتنی آرایه فرستنده در عملکرد سیستم STCM-MIMO بررسی شده است. نتایج شبیه¬سازی نشان می¬دهد در حالت عملی با در نظر گرفتن اندازه محدود آرایه آنتنی افزایش تعداد آنتن¬ها باعث افزایش اثر مخرب تزویج متقابل در عملکرد سیستم می¬شود. بنابراین الگوریتمی برای یافتن تعداد بهینه آنتن در آرایه آنتنی فرستنده سیستم¬های STCM-MIMO برای کمینه کردن نرخ خطای سیستم معرفی شد و تعداد بهینه آنتن برای چند طول مشخص آرایه آنتنی به دست آمد.

متن يادداشت

Millimeter-wave (mmWave) non-orthogonal multiple access (NOMA) with random beamforming is a promising technology to guarantee massive connectivity and low latency transmissions of future generations of telecommunication networks. In this thesis, we introduce a mmWave-NOMA system utilizing a sparse antenna array that not only offers lightweight and energy efficient antenna devices in the base station (BS) but also improves the outage probability performance of the system compared to the conventional systems. Also, by solving the optimization problem of the beamforming vector, the system with minimum outage probability has been introduced. To optimize the beamforming vector, gradient-based method, PSO and EO algorithms have been utilized. The simulation results show that utilizing the proposed optimum beamforming vector reduces the outage probability of the system up to 98% in high signal to noise ratios (SNRs). We have also proposed a low complexity method that improves the outage probability of the mmWave-NOMA systems with almost 7% tolerance compared with the optimum method. Our simulation and analysis results demonstrate that the system equipped with a sparse antenna array applying the optimum beamforming vector outperforms conventional mmWave-NOMA system with uniform linear array (ULA) antennas in terms of outage probability and sum rates.For the practical optimization of massive communication systems, the performance of the STCM-MIMO system has been investigated. The STCM-MIMO is a system using large antenna arrays in its transmitter and benefits from the advantages of both massive MIMO and space-time coding technologies. The investigation results show that the error rate performance of this system is ideally improved by increasing the number of elements in the antenna arrays. In this thesis, the effect of mutual coupling on the performance of STCM-MIMO systems has been investigated. The simulation results show that increasing the number of antenna elements practically increases the destructive effect of mutual coupling in the system performance by considering the limited size of the antenna array. Therefore, an algorithm is introduced to find the optimum number of antennas in the transmitter of STCM-MIMO systems to minimize the bit error rate. By performing this algorithm the optimum number of antennas for some lengths of the antenna array was obtained.

عنوان گونه گون

Design of Sparse Antenna Arrays for Reducing Complexity in Massive MIMO Communication Systems

عنصر شناسه اي

اصغری آژیری،

ساير عناصر نام

‏‏فاطمه

کد نقش

تهیه کننده

عنصر شناسه اي

مظفری تازه کند‏،

عنصر شناسه اي

پورزیاد،

عنصر شناسه اي

عبدلی،

ساير عناصر نام

‏بهزاد

ساير عناصر نام

‏علی

ساير عناصر نام

‏رضا

تاريخ

استاد راهنما

تاريخ

استاد مشاور

تاريخ

استاد مشاور

عنصر شناسه اي

تبریز