عنوان پایان‌نامه
تحلیل و مدیریت ساختار آگاه تداخل در شبکه های سلولی غیر همگن
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-مخابرات-سیستم
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2958;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 75704;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2958;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 75704
- تاریخ دفاع
- ۱۹ مرداد ۱۳۹۵
- دانشجو
- احسان عالم زاده
- چکیده
- با گسترش دستگاه‌های الکترونیکی تعداد کاربران اینترنت به طرز قابل توجهی در حال افزایش است. از سوی دیگر پیدایش کاربردهای جدید موجب افزایش نرخ تبادل داده شده است. این دو عامل نیازی جدی به افزایش ظرفیت شبکه‌های سلولی ایجاد کرده‌اند. یکی از راه حل‌های مقرون به صرفه استفاده از ریزسلول‌ها است که در شبکه‌های مدرن مخابرات سلولی مورد نظر می‌باشد. این نوع سلول‌ها دارای ابعاد کوچک‌تر و توان مصرفی کمتر در مقایسه با سلول‌های مخابراتی رایج هستند و هزینه‌ی تاسیس و نگهداری بسیار کمتری دارند. اما چالش اصلی در مورد آن‌ها چگونگی مقابله با تداخل است. به این دلیل دستیابی به روش‌هایی عملی برای مدیریت تداخل در این شبکه‌ها از اهمیت بالایی برخوردار است. در این پژوهش به معرفی روشی مبتنی بر مدیریت ساختارآگاه تداخل در شبکه‌های سلولی پرداخته می‌شود. این روش برخلاف بسیاری از روش‌های موجود نیازی به دانش کانال ندارد و تنها نیازمند اطلاع از این است که کدام فرستنده‌ها بخش اعظم تداخل را ایجاد می‌کنند. به این ترتیب روش فوق تداخل‌گرها رابه دو گروه قوی و ضعیف تقسیم می‌کند و به کمک حل یک مساله‌ی تکمیل ماتریس، تداخل‌های قوی را برای کاربرها برطرف می‌نماید. در ادامه برای بهبود عملکرد این روش، سلول به دو قسمت داخل و کناره افراز شده و روش مدیریت تداخل روی کاربران کناره‌ی سلول که بیشتر تحت تاثیر تداخل هستند، اعمال می‌شود. کاربرهایی که در ناحیه‌ی مرکزی سلول قرار دارند نیز در باند فرکانسی مجزایی، بدون مدیریت تداخل به انتقال داده می‌پردازند. نکته‌ی قابل توجه در مورد این روش پیچیدگی بسیار پایین آن است که امکان استفاده از آن را در شبکه‌های بزرگ فراهم می‌کند. علاوه بر این، روش مذکور عدالت در توزیع نرخ بین کاربران کناره و داخل سلول را بهبود می‌دهد. تحلیل تئوری شبکه یکی دیگر از موضوعاتی است که علاقه‌ی زیادی به آن وجود دارد چرا که به کمک آن می‌توان از وضعیت عملکرد شبکه اطلاع پیدا کرد. در بخش دیگری از این پژوهش به تحلیل شاخص‌های عملکردی شبکه پرداخته می‌شود. به این منظور ابتدا به کمک هندسه‌ی تصادفی روشی برای تحلیل شبکه در حضور تداخل بیان می‌شود. سپس به محاسبه‌ی کران پایینی برای تداخل پرداخته خواهد شد. به کمک تحلیل انجام شده، کران پایینی برای احتمال قطع و متعاقبا کران بالایی برای ظرفیت در شبکه ارائه می‌گردد. نهایتا شبیه‌سازی‌هایی برای مقایسه‌ی روش پیشنهادی با روش‌های موجود و همین طور تایید کران‌های بدست آمده صورت می‌گیرد. کلمات کلیدی: ریزسلول، مدیریت ساختارآگاه تداخل، هندسه‌ی تصادفی، احتمال قطع، ظرفیت
- Abstract
- The number of wireless nodes and their data transmission rate requirements has been steadily increasing in recent years. As such, there is a rising demand for more cellular network capacity. An efficient way to address this need is to use small cells in next generation cellular communication networks. The base stations in smaller cells consume less power and their cost of deployment and maintenance are much less than those in macro cells. In spite of all these advantages, interference management in heterogeneous cellular networks with small cells remains an important challenge. This thesis aims to address this challenge and proposes an efficient solution. In this thesis, a topological interference management (TIM) technique is proposed for heterogeneous cellular networks that only relies on the knowledge of the set of strong and weak interferers at each node. The problem is posed as a matrix completion problem over reals with a specific structure for which a simple and efficient solution is presented. For high performance, each cell is partitioned into the center and edge areas. The proposed TIM is only employed at the edge where the interference is stronger. The users at the center then transmit in a separate frequency band without any interference management. Simulation results reveal that the proposed scheme not only improves the performance in terms of system capacity in comparison to the state-of-the-art, but it also provides a much better fairness for users in the edge areas. In another part of this thesis, the performance of the proposed TIM scheme is analyzed using a stochastic geometry approach. To this end, the resulting rank of the completed interference matrix is characterized as a random variable. A lower bound for the outage probability and consequently an upper bound for the ergodic capacity of the network are provided. Detailed comparisons of the analytic and simulation results indicate the effectiveness of the proposed performance bounds. Keywords: small cell, topological interference management, stochastic geometry, outage probability, capacity
