Πλάνο Διαχείρισης Μη-Ορθογώνιων Πόρων σε Ετερογενή Κατανεμημένα massive MIMO Συστήματα
Διπλωματική Εργασία
| Επιβλέπων | Δήμητρα-Θεοδώρα Κακλαμάνη |
|---|---|
| Συσχετιζόμενο μάθημα | Μικροκύματα |
Περιγραφή
Οι τεχνικές πολλαπλής πρόσβασης επιτρέπουν σε πολλούς τελικούς χρήστες να χρησιμοποιούν τους ίδιους πόρους για τη λήψη πληθώρας υπηρεσιών. Οι προγενέστερες τεχνολογικές γενιές κυψελωτών δικτύων (1G-4G) χαρακτηρίζονται από την ορθογωνιότητα μεταξύ των σημάτων, κατανέμοντας τους διαθέσιμους πόρους (frequency, time, code, space) σε διαφορετικούς τελικούς χρήστες. Η νέα τεχνολογική γενιά των ασύρματων δικτύων 5ης γενιάς (5G) αναμένεται να υποστηρίζει έναν ακόμη μεγαλύτερο αριθμό συνδέσεων διαφορετικών απαιτήσεων (throughput, latency) και γενικά να παρέχει υπηρεσίες σε δίκτυα εκατονταπλάσιας σχεδόν πυκνότητας σε σχέση με την 4G. Για να ικανοποιηθούν αυτού του είδους οι απαιτήσεις, τα 5G κυψελωτά δίκτυα υιοθετούν νέες τεχνολογίες, οι οποίες έχουν αναπτυχθεί την τελευταία δεκαετία. Μεταξύ αυτών συγκαταλέγεται η μη-ορθογώνια πολλαπλή πρόσβαση (Non Orthogonal Multiple Access - ΝΟΜΑ). Η ΝΟΜΑ μπορεί να συνδυαστεί εύκολα και με άλλες υφιστάμενες αλλά και νέες τεχνολογίες, όπως αυτές των πολλαπλών κεραιοστοιχείων μεγάλης κλίμακας (massive MIMO) και των επικοινωνιών χιλιοστομετρικής μετάδοσης (mmWave), με σκόπο την αύξηση της απόδοσης του συστήματος γενικότερα.
Συγκεκριμένα, οι κεραιοστοιχείες μεγάλης κλίμακας οι οποίες αποτελούνται από δεκάδες εκατοντάδες/χιλιάδες κεραιοστοιχεία στο σταθμό βάσης, αυξάνουν το πλήθος των εξυπηρετούμενων χρηστών και εξομαλύνουν τις Η/Μ ομοδιαυλικές παρεμβολές. Από την άλλη, τα ετερογενή δίκτυα (HetNets) ενσωματώνουν στη δομή τους μεγάλης πυκνότητας μικρές κυψέλες, με σκοπό τη δημιουργία κοντινότερων ζεύξεων σταθμού βάσης - χρήστη, καθώς και την αποφόρτιση των μεγαλύτερων κυψελών. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση της καταναλισκόμενης ισχύος, την αύξηση της χωρητικότητας και τη βελτίωση της χωρικής επαναχρησιμοποίησης συχνοτήτων.
Στα πλαίσια της διπλωματικής εργασίας, αρχικά θα σχεδιαστεί ένα υβριδικό ετερογενές δίκτυο πολλαπλών κυψελών (macro, pico) στοχαστικής γεωμετρίας. Δεδομένου ότι υπάρχει η δυνατότητα επικάλυψης της υψήλης ισχύος macro κυψέλης με χαμηλής ισχύος pico κυψέλες, (α) οι σταθμοί βάσης των macro κυψελών θα είναι εξοπλισμένοι με massive ΜΙΜΟ κεραιοστοιχεία, ενώ οι σταθμοί βάσης των pico κυψελών και οι συσκευές των τελικών χρηστών θα είναι εξοπλισμένοι με μία απλή κεραία, (β) η σύνδεση των πολλαπλών χρηστών με τους pico σταθμούς βάσης θα πραγματοποιείται με μετάδοση ΝΟΜΑ, ενώ με τους macro σταθμούς βάσης στο ίδιο resource block (π.χ. time/frequency/code). Επίσης, στις κυψέλες υψηλής ισχύος θα υιοθετηθούν τεχνικές μετάδοσης και προεπεξεργασίας σήματος, ενώ στις κυψέλες χαμηλής ισχύος θα ενσωματωθούν και τεχνικές δίκαιης κατανομής πόρων. Η επίδοση των τεχνικών αυτών θα μελετηθεί πολύπλευρα και θα αξιολογηθεί κατόπιν αμοιβαίας σύγκρισης. Η εργασία θα ολοκληρωθεί με την συνολική αποτίμηση των αποτελεσμάτων προσομοίωσης.
Απαραίτητες γνώσεις: Βασικές γνώσεις ασύρματων ζεύξεων και διάδοσης, MATLAB