عنوان پایان‌نامه
تخصیص منابع در فروسوی شبکه های بی سیم چند کاربره ی دو سویه
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-مخابرات-سیستم
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2961;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 75417;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2961;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 75417
- تاریخ دفاع
- ۱۹ مرداد ۱۳۹۵
- دانشجو
- پیمان طهرانی
- چکیده
- تا به امروز، جداسازی داده های ارسال و دریافت، در حوزه های فرکانس یا زمان یکی از پیش فرض های اصلی مخابرات بی سیم بوده است. اما، پژوهش های انجام شده ی اخیر حاکی از امکان پذیر بودن فناوری ارتباط بی سیم دو سویه دارد . در این فناوری نوین، یک کاربر بی سیم قادر به ارسال و دریافت همزمان داده در یک زمان و یک فرکانس است. به دلیل توان بالقوه ای که این فناوری در افزایش ظرفیت شبکه های مخابراتی دارد تحلیل و بررسی سیستم ها و شبکه هایی که مجهز به این فناوری هستند پر اهمیت و ضروریست. در این پژوهش ما ابتدا یک شبکه تک سلول OFDMA که شامل یک ایستگاه پایه دوسویه و ترکیبی از کاربرهای تک سویه و دو سویه است را در نظر میگیریم. در ضمن در این جا فرض بر این است که همچون سیستم های عملی، دستگاه های دوسویه لزوما قادر به حذف کامل سیگنال تداخل خودی به صورت ایده آل نیستند. هدف ما بیشینه سازی مجموع وزندار توام ظرفیت فراسو و فروسوی این سیستم است. برای حل این مساله بهینه سازی ما یک روش دومرحله ای پیشنهاد میدهیم. در مرحله اول مساله تخصیص زیر کانال بررسی میشود در هر زیر کانال بهترین جفت کاربر فراسو و فروسو انتخاب میشوند. سپس در مرحله بعد مساله تخصیص توان بررسی میشود. به سبب ماهیت اینگونه از شبکه ها که در آن تداخل بین کاربر ها و تداخل خودی وجود دارد مساله تخصیص توان محدب نیست و ما از روش تفاضل دو تابع مقعر برای محدب کردن مساله استفاده می کنیم. نشان خواهیم داد که زمانی که ایستگاه پایه و تمام کاربران دوسویه ی ایده آل باشند می توان به مجموع نرخ دو برابر دست یافت در غیر اینصورت به دلیل وجود تداخل خودی و تداخل بین نودها دسترسی به حد بالا ممکن نیست. هم چنین تاثیر قابلیت حذف تداخل خودی کاربرهای دوسویه را بر گذردهی شبکه بررسی خواهیم کرد و خواهیم دید که اگر این قابلیت از حد مشخصی کمتر باشد تک سویه یا دوسویه بودن کاربرها تاثیری بر روی مجموع نرخ شبکه ندارد و همچنین میزان این حد مشخص را به صورت نظری بدست خواهیم آوردیم. علاوه بر آن، اثر درصد تعداد کاربران دوسویه را در شبکه بررسی خواهیم کرد و خواهیم دید که در محیط داخل ساختمان مجهز کردن کاربران به تکنولوژی دوسویه می تواند گذردهی شبکه را به طرز چشمگیری افزایش دهد. در ادامه نیز، مساله تخصیص منابع را برای یک شبکه ی دولایه ی نا همگون دوسویه بررسی خواهیم کرد. واژه‌های کلیدی: دوسویه ، تداخل خودی ، تخصیص منابع ، OFDMA، فمتوسل، شبکه ناهمگون
- Abstract
- Recent studies indicate the feasibility of full-duplex (FD) bidirectional wireless communications, where a wireless radio transmits and receives simultaneously in the same band. Due to its potential to increase the capacity over a half-duplex (HD) network, analyzing the performance of a cellular network that contains full-duplex devices is crucial. This thesis deals with resource allocation in heterogenous full-duplex cellular networks based on orthogonal frequency division multiple access (OFDMA). In the first part, the problem of maximizing the weighted sum-rate of downlink and uplink of an FD single cell OFDMA network is considered in which the FD base-station (BS) is imperfect and the user population is a mixture of HD and imperfect FD wireless nodes. To this end, the joint problem of sub-channel assignment and power allocation is investigated and a two-step solution is proposed. A heuristic algorithm to allocate each sub-channel to a pair of downlink and uplink users with polynomial complexity is presented. The power allocation problem is convexified based on the difference of two concave functions approach, for which an iterative solution is obtained. Simulation results demonstrate that in a single cell network, when all the users and the BS are perfect FD nodes the network throughput could be doubled, otherwise, the performance improvement is limited by the inter-cell interference, inter-node interference, and the self-interference (SI). Next, the effect of self-interference cancellation (SIC) capability on the network performance is analyzed. To this end, in a stochastically deployed cellular network, the associated SIC coefficient is characterized as a random variable, which depends on system parameters. The analysis enables quantifying a threshold for the SIC coefficient below which there is no meaningful difference between the sum-rates of an all HD user network and an all FD user network. In addition, the effect of the percentage of FD users on the network performance in both indoor and outdoor scenarios is investigated. The results reveal that in the indoor environement, equipping only a small percentage of users with the FD technology enhances the network throughput dramatically. In another part of this thesis, a heterogeneous FD cellular network with an FD macro BS, a number of FD femto BSs, and a population of FD and HD nodes is considered. The resource allocation problem to maximize the weighted sum-rate of downlink and uplink of femto cells is considered when minimum downlink and uplink rate constraints for the macro cell users are to be satisfied. In this setting, an iterative algorithm for sub-channel and power allocation that takes the inter-cell interference into account is proposed. Detailed simulation results are provided which quantify the effect of different system parameters on network performance. Keywords: Full-duplex, self-interference, resource allocation, OFDMA, heterogeneous.
