On the throughput of in-band full-duplex communication in wireless systems
Kablosuz sistemlerde aynı bant tam-çift yönlü iletişimin başarımı üzerine
- Tez No: 420272
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ÖZGÜR GÜRBÜZ ÜNLÜYURT
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 115
Özet
Mobil cihazların ve veri tüketen uygulamaların çogalması ciddi spektrum problemlerine yol açtı ve sınırlı olan spektrum varlıklarının daha verimli kullanmak için yeni kablosuz iletişim yöntemleri arayışını beraberinde getirdi. Gelecek nesil kablosuz iletişim için düşünülen, umut vaaden teknolojilerden biri olarak, aynı bant tam-çift yönlü kablosuz iletişimin, spektral verimliliği ikiye katladığı için, spektrum problemini halletmede büyük bir potansiyele sahip olduğu gösterildi. Farklı zamanlarda alım ve gönderim yapan yarım-çift yönlü radyolardan ve farklı frekans bantları üzerinden alım ve gönderim yapan tam-çift yönlü radyolardan farklı olarak, aynı bant tam-çift yönlü radyolar, özgirişim pahasına, aynı anda aynı frekans üzerinden alım ve gönderim yapma yeteneğine sahiptirler. Bu tezde, kapsamlı olarak yapılmış deneyler aracılığı ile, tek atlamalı iki yönlü haberleşme, iki atlamalı tek yönlü haberleşme ve iki atlamalı iki yönlü haberleşme gibi temel iletişim senaryoları üzerinden, aynı bant tam-çift yönlü ve yarı-çift yönlü iletişimin, aynı bant tam-çift yönlü iletişimin yarı-çift yönlü iletişimin performansı nı geçtiği şartları açıkça belirterek, performans kıyaslamasını yapıyoruz. Sonra, çalışmamızı aynı bant tam-çift yönlü iletişimi, doğrusal bir topoloji düşünerek çok atlamalı kablosuz ağlarda incelemek için genişletiyoruz. En iyi iletim gücü seviyeleri hesaplaması için, iki atlamalı iletişim senaryosunda analitik ifadeler, çok atlamalı iletişim senaryosunda ise lineer programlama ve ikili arama tabanlı bir çözüm elde ediyoruz. Tam girişim modelini esas alan, önerdiğimiz aynı bant tam- çift yönlü iletim, düşük iletim güç seviyelerinde yarı-çift yönlü iletimin 2.77 katı kadar, yüksek iletim gücü seviyelerinde ise 1.81 katı kadar performans saglamaktadır. Ayrıca iletim gücü çözümümüzü, anlık ağlar için yol atama algoritması ile birleştiriyoruz. Önerdiğimiz bütünleşik yol atama ve güç tahsisi çözümümüzü, uçtan uca başarım performansı açısından, yarıçift yönlü iletim, doğrudan iletim ve mevcut bir tam-çift yönlü iletim çözümü ile karşılaştırıyoruz. Femto hücreler ve Zigbee gibi pratik sistemleri düşünerek yaptığımız deneyler, onerdiğimiz tümleşik yol atama ve güç kontrol mekanizmasının, mevcut aynı bant tam-çift yönlü iletimden %30 daha fazla başarım, makul öz-girişim seviyesinde bile (80 dB) yarı-çift yönlü iletimin beş katı kadar başarım sağladığını göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Proliferation of mobile devices and explosion in data intensive applications have led to serious spectrum crunch and stimulated the pursuit of new wireless communication techniques to utilize the scarce wireless spectrum assets more efficiently. As one of the promising technologies considered for next generation wireless communications, in-band full-duplex has been shown to have a great potential to alleviate this problem due to doubled spectral efficiency. Unlike half-duplex radios, which need to transmit and receive at different times, or out-of-band full-duplex radios, which devote different frequency bands to transmission and reception, in-band full-duplex radios are capable of simultaneously transmitting, while receiving over the same frequency band at the cost of self-interference that results. In this thesis, via extensively conducted experiments, we compare the performance of in-band full-duplex with that of half-duplex in fundamental communication scenarios such as two way communication, one way two hop communication and two way two hop communication, clearly identifying the conditions under which in-band full-duplex outperforms half-duplex. Next, we extend our study to evaluate in-band full-duplex in multihop wireless networks, considering a linear topology. We obtain closed form analytical expressions for optimum transmission power policy in the two hop case and a linear programming and binary search based solution for the multihop case to compute the optimal transmission power levels. Our in-band full-duplex solution which takes into account full-interference is shown to outperform half-duplex transmission by a factor of 2.77 at low transmission power level, and by a factor of 1.81 at high transmission power level. We also incorporate our power solution with routing algorithms for adhoc networks. We compare the end-to-end throughput performance of the proposed joint routing & power allocation solution to that of half-duplex, direct transmission and an existing one-hop interference based in-band full-duplex transmission strategy. Our numerical experiments considering practical, low power systems such as femto cells and Zigbee show that proposed joint routing & power control mechanism provides 30% throughput improvement, relative to the existing in-band full-duplex solution with one hop interference, while it offers five times throughput, relative to half-duplex transmission even for moderate (80dB) SI cancellation levels.
Benzer Tezler
- Design and implementation of microstrip patch antennas from narrowband to ultra-wideband with high interport isolation for in band full duplex communication systems
Band içi tam çift yönlü haberleşme sistemleri için portlar arası izolasyonu yüksek dar banttan çok geniş banta kadar mikroşerit yama antenlerin tasarımı ve gerçeklenmesi
LÜTFİ YİĞİT EROL
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiPROF. DR. İBRAHİM TEKİN
- Dual port microstrip patch antennas and circuits with high interport isolation for in-band full duplex (IBFD) wireless applications
IBFD kablosuz uygulamaları için portlar arası izolasyonu yüksek, çift portlu mikro şerit yama antenlerin ve devreleri
HAQ NAWAZ
Doktora
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM TEKİN
- Implementing big data techniques in 5g mobile networks
5g mobil ağlarda büyük veri tekniklerinin uygulanması
MAHMOUD AHMED MOHAMED ERRAMAH
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolAltınbaş ÜniversitesiElektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Prof. Dr. OĞUZ BAYAT
- Tam-çift yönlü bilişsel röle ağları için enerji hasatlamalı yeni bir spektrum paylaşım protokolü
An energy-harvesting spectrum sharing protocol for cognitive full-duplex relaying networks
HÜSEYİN ONUR BAKTIROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN ÜMİT AYGÖLÜ
- Bilişsel telsiz iletişimde otomatik yineleme istemeli karma aktarım protokolleri
Hybrid relaying protocols with automatic repeat request in cognitive wireless communication
MURAT BARAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Savunma ve Savunma Teknolojileriİstanbul Teknik ÜniversitesiSavunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN ÜMİT AYGÖLÜ