Reconfigurable intelligent surface-assisted wireless networks and channel modeling
Başlık çevirisi mevcut değil.
- Tez No: 794754
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ERTUĞRUL BAŞAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 83
Özet
Yeniden yapılandırılabilir akıllı yüzey (RIS) destekli iletişim, yayılma ortamını dinamik olarak kontrol edebilen ve gelecek nesil kablosuz ağlar için umut verici adaylardan biridir. Bu tezde, iletimde hem uzak alan hem de yakın alan davranışları dikkate alınarak 6 GHz altı bantlarda RIS destekli kablosuz ağlar için bir kanal modelleme stratejisi tanıtılmaktadır. Ayrıca, çalışma frekansının, yayılma ortamının, terminal konumlarının, RIS konumunun ve boyutunun ayarlanabildiği 6 GHz altı bantlar için açık kaynaklı bir fiziksel kanal simülatörü önerdik. Kapsamlı bilgisayar simülasyonları ile, hem yakın alan hem de uzak alan koşulları için RIS'lerin varlığında iyileştirilmiş bir ulaşılabilir hız performansının elde edildiği gösterilmiştir. Ayrıca, bir milimetre dalga iletim senaryosunda RIS elemanları arasındaki uzamsal korelasyon araştırılmıştır. Geleneksel PD-NOMA ¸semaları, NOMA uygulamasını engelleyen hesaplama karmaşıklığı ve sinyal yükü yaratan kullanıcı ekipmanı (UE) tarafında iletim gücü tahsisi gerektirir. Bu tez ayrıca, yeniden yapılandırılabilir bir akıllı yüzey (RIS) destekli hibesiz ortogonal olmayan çoklu erişim (GF-NOMA) şemasını tanıtmaktadır. Güç alanı NOMA'nın (PD-NOMA) gerektirdiği güç alımı eşitsizliğini sağlayan bir ortak UE kümelemesi ve RIS ataması ve faz ayarlama yaklaşımı öneriyoruz. Önerilen yaklaşım, UE'yi farklı kanal kazançlarıyla akıllıca eşleştirerek ve RIS'leri uygun kümelere atayarak toplam ağ oranını maksimuma çıkarır. Ortak yaklaşımın hesaplama karmaşıklığını hafifletmek için, hemen hemen aynı performansı elde ederken çalışma sürelerini 80 kat azaltan UE kümeleme ve RIS atama/ayarlama alt problemlerini ayırıyoruz. Önerilen yaklaşımlar küme indeksi ile UE'leri onayladıktan sonra, tüm UE'lerin aynı güçte iletim yapmaları istendiğinden, UE'lerin herhangi bir zamanda ne baz istasyonundan (BS) daha fazla hibe edinimi (BS) ne de güç kontrolü gerektirmeyen ilgili kaynak bloklarına (RB'ler) erişmesine izin verir. Ek olarak, RIS destekli GF-NOMA ¸seması, UE tarafında iletim gücü tahsisi gerektiren geleneksel PD-NOMA'ya kıyasla ağın toplam hızını 18% oranında artırır. Sayısal sonuçlar ayrıca UE yoğunluğunun, RIS konuşlandırmasının, RIS donanım spesifikasyonlarının etkisini ve UE'ler arasındaki adilliği joule başına bit enerji verimliliği açısından ortaya koyar. Ayrıca, bu tez, pasif yeniden yapılandırılabilir akıllı yüzey (RIS) ile kod çözme ve iletme tabanlı röleleri sinerjik bir şekilde birleştiren iki hibrit iletim şemasını tanıtmaktadır. Önerilen şemalar, gelecek nesil kablosuz ağlarda kapsama alanının genişletilmesi amacıyla hem esnek hem de maliyet ve güç açısından verimli bir çözüm sunar. Her iki şemanın uçtan uca sinyal-gürültü oranını ve güç tahsisi ve RIS faz konfigürasyonları için sıralı bir optimizasyon algoritmasını sunulmuştur. Bilgisayar simülasyonları, RIS ve aktarma teknolojilerinin, rakip teknolojiler olarak görülmek yerine birbirini tamamlayıcı olarak çalışırken elde edilebilir veri oranını ve hata performansını önemli ölçüde artırdığını göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Reconfigurable intelligent surface (RIS)-assisted communications is one of the promising candidates for next generation wireless networks by controlling the propagation environment dynamically. In this thesis, a channel modeling strategy for RISassisted wireless networks is introduced in sub-6 GHz bands by considering both far-field and near-field behaviours in transmission. We also proposed an open-source physical channel simulator for sub-6 GHz bands where operating frequency, propagation environment, terminal locations, RIS location and size can be adjusted. It is demonstrated via extensive computer simulations that an improved achievable rate performance is obtained in the presence of RISs for both near-field and far-field conditions. Furthermore, the spatial correlation between RIS elements are investigated in a millimeter wave (mmWave) transmission scenario. Conventional power domain non-orthogonal multiple-accessing (PD-NOMA) scheme require transmission power allocation on the user side, which creates computational complexity and signaling overhead that hinders NOMA implementation. This thesis also introduce an RIS-assisted grant-free non-orthogonal multiple access (GFNOMA) scheme. We propose a joint user equipment (UE) clustering and RIS assignment and alignment approach that ensures the power reception disparity required by the PD-NOMA. The proposed approach maximizes the network sum rate by judiciously pairing UE with distinct channel gains and assigning RISs to proper clusters. To alleviate the computational complexity of the joint approach, we decouple UE clustering and RIS assignment/alignment subproblems, which reduces run times 80 times while attaining almost the same performance. Once the proposed approaches acknowledge UEs with the cluster index, UEs are allowed to access corresponding resource blocks (RBs) at any time requiring neither further grant acquisitions from the base station (BS) nor power control as all UEs are requested to transmit at the same power. In addition the RIS assisted GF-NOMA scheme enhances the sumrate of the network by 18% compared to conventional PD-NOMA which requires transmit power allocation at the UE side. Our numerical results also investigate the impact of UE density, RIS deployment, RIS hardware specifications, and the fairness among the UEs in terms of bit-per-joule energy efficiency. Furthermore, this thesis introduces two hybrid transmission schemes combining a passive reconfigurable intelligent surface (RIS) with decode-and-forward (DF) relaying in a synergistic manner. The proposed schemes offer a flexible as well as cost- and power-efficient solution for coverage extension in future generation wireless networks. We present the end-to-end signal-to-noise ratio of both schemes and a sequential optimization algorithm for the power allocation and the RIS phase configurations. Our computer simulations demonstrate that the use of an RIS and relaying technologies enhance the achievable rate and error performance remarkably when working complementary to each other, rather than being considered as competing technologies.
Benzer Tezler
- Communications for the planet mars: Past, present, and future
Mars haberleşmesi: Geçmiş, günümüz ve gelecek
ENES KÖKTAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERTUĞRUL BAŞAR
- Akıllı yüzeyler tabanlı işbirlikli haberleşme sistemlerinin performansının derin öğrenme yöntemleri ile incelenmesi
Investigation of the performance of intelligent surfaces-based cooperative communication systems with deep learning methods
BÜLENT SAĞIR
Doktora
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HACI İLHAN
DOÇ. DR. ERDOĞAN AYDIN
- Active reconfigurable intelligent surface architectures for future wireless networks
Gelecek kablosuz ağları için aktif yeniden yapılandırılabilir akıllı yüzey mimarileri
RECEP AKİF TAŞÇI
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERTUĞRUL BAŞAR
- Reconfigurable intelligent surface-based novel transceiver architectures and multiple access
Başlık çevirisi yok
AYMEN KHALEEL
Doktora
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERTUĞRUL BAŞAR
- RSS based indoor localization in a reconfigurable intelligent surface assisted system
Yeniden yapılandırılabilir akıllı yüzey destekli sistemde RSS tabanlı iç mekan konumlandırma
KÜBRA KİBAR DOĞAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGazi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGÜR ERGÜL