بهينه‌سازي مكان قرارگيري پهپادهاي رله‌اي و تخصيص منابع در يك شبكه دسترسي چندگانه متعامد-غيرمتعامد پويا

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

برق

كارشناسي ارشد

امروزه با پيشرفت روزافزون ارتباطات، برخورداري از سرويس‌هاي مخابراتي در دسترس اهميت ويژه‌اي پيدا كرده است. بدين منظور با توجه به قدرت مانور بالاي پهپادها و هزينه‌ي پايين، مي‌توان از آن‌ها در مواقع نياز به عنوان رله يا ايستگاه پايه (BS)‌ براي سرويس‌دهي به برخي از كاربران كه سرويس مناسبي دريافت نمي‌كنند استفاده كرد. استفاده از ارتباط دستگاه‌به دستگاه (D2D) در موارد مورد نياز يا شرايط اضطراري كه ايستگاه پايه توانايي سرويس‌دهي ندارد، مي‌تواند به برقراري ارتباط ميان كاربران كمك كند. با توجه به رشد استفاده از مخابرات بي‌سيم، يكي از نيازهاي اصلي در اين شبكه‌ها افزايش بهره‌وري در استفاده از طيف است. در اين پايان‌نامه براي افزايش بهره‌وري طيف از مخابرات D2D، ارسال دو رله‌اي سه پرشي در كنار ارسال دوپرشي، و روش ارسال غيرمتعامد (NOMA) استفاده شده است. در اين پژوهش شبكه‌اي دستگاه به دستگاه در نظر گرفته شده، كه در آن چند جفت كاربر منبع و مقصد از طريق ارتباط D2D به كمك چندين پهپاد به عنوان رله، قصد ارتباط با يكديگر را دارند. در پهپاد رله‌اي از پردازش تقويت و ارسال در حالت نيمه دو طرفه استفاده مي‌شود. همچنين در اين شبكه براي كاربران منبع و مقصدي كه با فاصله زياد از يكديگر قرار گرفته‌اند در صورت وجود يك پهپاد در نزديكي كاربر منبع و يك پهپاد در نزديكي كاربر مقصد از ارسال دو رله‌اي سه پرشي، استفاده مي‌شود. در اين ارسال به دليل تقويت دو‌باره‌ي سيگنال در نزديكي منبع و مقصد، در كنار ايجاد پيوند ديد مستقيم ميان دو پهپاد كه اتلاف پاييني دارد، نسبت به حالتي كه از يك پهپاد استفاده مي‌شود، نرخ ارسالي كاربران در ارسال به كمك دو رله نسبت به تك رله، به طور قابل توجه‌اي افزايش مي‌يابد. علاوه بر اين، با توجه به موقعيت قرارگيري كاربران و پهپاد رله‌اي به منظور حداكثرسازي مجموع نرخ شبكه يكي از روش‌هاي ارسال OMA يا NOMA انتخاب مي‌شود. چالش‌هاي اساسي در اين سيستم به منظور حداكثرسازي نرخ كل سيستم، شامل تخصيص پهپادها به كاربران، انتخاب روش مناسب ارسال براي هر يك از كاربران، ومكان قرارگيري اين پهپادها مي‌شود. به منظور حل اين چالش‌ها، در اين پژوهش مسئله‌ي بهينه‌سازي به سه زير مسئله تعريف تفكيك مي‌شود. در زيرمسئله‌ي اول با فرض ثابت بودن موقعيت پهپادها، كاربران بدون تعامل با يكديگر اقدام به انتخاب پهپاد مناسب خود مي‌كنند. در زيرمسئله‌ي دوم با انجام تخصيص توان به هر يك از كاربران، روش ارسال مناسب در جهت حداكثرسازي مجموع نرخ كاربران متصل به هر پهپاد با فرض ثابت بودن موقعيت پهپاد و تخصيص رله انجام مي‌شود. در زيرمسئله‌ي سوم موقعيت قرارگيري پهپاد بهينه‌سازي مي‌شود. در نهايت با تكرار اين سه زيرمسئله، مسئله‌ي بهينه‌سازي حل مي‌شود. نتايج بررسي‌هاي انجام شده و مقايسه‌ي آن‌ها با ارسال تك رله‌اي به روش OMA نشان مي‌دهد كه استفاده از روش ارسال NOMA در كنار OMA و دو رله‌اي سه پرشي در كنار تك رله‌اي، مي‌تواند مجموع نرخ كاربران را به طور قابل توجه‌اي افزايش دهد.

213804

مخابرات - سيستم

مهندسي برق و كامپيوتر

دانشگاه صنعتي اصفهان

احسان يزديان، فروغ السادات طباطبا

محمد صادق فاضل