Coordinated multi-point systems for future wireless communication networks
Gelecek nesil kablosuz haberleşme ağlarında koordineli çok noktalı sistemler
- Tez No: 820380
- Danışmanlar: PROF. DR. HÜSEYİN ARSLAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Medipol Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği ve Siber Sistemler Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 161
Özet
Beşinci nesil (5G), ultra güvenilir, düşük gecikme ve masif makine tipi iletişim gibi hizmetlerin tanıtılmasıyla insanlardan ziyade nesnelerin bağlanabilirliğine vurgu yaparak kablosuz iletişim ağlarında bir paradigma değişiminin sinyalini verdi. Bu, enerji/spektral verimlilik, bağlantı, gecikme, güvenilirlik ve güvenlik vb. gibi yeni veya daha yüksek gereksinimlere ihtiyaç gerektirmektedir. Koordineli çoklu noktayı (Coordinated MultiPoint - CoMP), bunlardan bazılarını, özellikle de bağlantı gereksinimini gerçekleştirmenin potansiyel sağlayıcısı olarak görülmektedir. İlk olarak, geleneksel yerden-yere kanala kıyasla havadan-yere kanalın sinyal yayılım özelliklerindeki farktan yararlanarak güvenilirliği artırmak için hibrit hava-yer ağının kullanılması önerilmektedir. Özellikle, daha yüksek görüş hattı olasılığı, daha az gölgelenmesine ve daha yüksek alınan sinyal gücünün alınmasına yol açar. Hava ve karasal kanallarının uygun şekilde birleştirilmesi, gelişmiş sinyal kalitesi ve güvenilirliğini sağlar. Daha sonra, fiziksel katman güvenliği (Physical Layer Security - PLS) sağlamak için CoMP tarafından sunulan mekansal olarak dağıtılmış iletim noktalarından (Transmission Points - TPs) yararlanılır. Spesifik olarak, farklı TP'lerden bölünmüş ve iletilen kullanıcı verileri üzerinde bağlantıya özgü kanal kısaltma filtreleri kullanılır. Bu bölümleme, kulak misafiri olan kişinin, bağlantılardan biri üzerinden daha iyi yayılım deneyimlese bile bilgileri doğru şekilde yorumlayamamasını sağlamak için yapılır. Ayrıca, CoMP'un sınırlı spektrum, ana taşıyıcı bant genişliği ve enerji gibi ağ kısıtlamalarını göz önünde bulundurarak farklı kullanıcı ve uygulama gereksinimlerini destekleyebilen proaktif ve verimli bir kaynak yönetimi çerçevesi için CoMP'un genelleştirilmesi önerilmektedir. CoMP şemalarının (koordineli programlama, koordineli hüzme oluşturma, ortak iletim veya dinamik nokta seçimi) ve kümeleme yaklaşımlarının (dinamik veya statik) çeşitli kombinasyonlarının farklı koşullar altında kullanılabileceği gösterilmiştir. PLS ile devam ederek, işbirlikçi iletişimlerde kimlik doğrulama ve güvenlik mekanizmalarının eksikliği vurgulanmaktadır. Sonrasında, işbirlikçi iletişimde güvenilmeyen rölelere karşı koruma sağlamaya yönelik bir yöntem de sunulmaktadır. Burada, orthogonal frekans bölmeli çoğullama sistemlerinde hızlı Fourier dönüşümünün varlığından yararlanılır. Spesifik olarak, hedef düğüm, döngüsel önek süresi boyunca, röledeki tüm alt taşıyıcılara yayılan ve müdahale kabiliyetini azaltan bir (bilinen) karıştırma sinyali iletir. Ayrıca, kablosuz kanalın gecikmeli Doppler gösteriminden yararlanıldığı, araç her şeye iletişimde frekans bölmeli dupleksleme için bir anahtar oluşturma mekanizması sunulmaktadır. Son olarak tez, yalnızca mevcut yaklaşımları kapsamakla kalmayan, aynı zamanda yeni nesil PLS yöntemlerinin geliştirilmesini de sağlayan birleşik bir PLS çerçevesi sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
The fifth generation signaled a paradigm shift in wireless communication networks by laying emphasis on the connectivity of things rather than people by the introduction of services such as ultra-reliable low latency communication and massive machine type communication. This led to new (or more stringent) requirements such as energy/spectral efficiency, connectivity, latency, reliability, security and so on. We look at coordinated multipoint (CoMP) as a potential enabler of fulfilling some of these, particularly the latter ones. First, the use of hybrid aerial-terrestrial network is proposed to improve reliability by exploiting the difference in signal propagation characteristics of the air-to-ground channel compared to the conventional ground-to-ground one. In particular, the higher line-of-sight probability leads to reduced shadowing and higher received signal strength. Proper combining of the aerial and terrestrial segments leads to improved signal quality and reliability. Later, the spatially distributed transmission points (TPs) offered by CoMP are leveraged to provide physical layer security (PLS). Specifically, link-specific channel shortening filters are employed on user data which has been split and transmitted from different TPs. The splitting is done to ensure that the eavesdropper cannot interpret information properly even if it experiences better propagation over one of the links. Moreover, the generalization of CoMP to a proactive and efficient resource management framework capable of supporting different user and application requirements while considering network constraints such as limited spectrum, backhaul bandwidth and energy, is proposed. It is shown that various combinations of CoMP schemes (coordinated scheduling, coordinated beamforming, coherent/non-coherent joint transmission, or dynamic point selection) and clustering approaches (dynamic or static) can be utilized under different circumstances. Continuing further with PLS, the lack of authentication and security mechanisms in cooperative communications is highlighted. Then, a method for providing protection against untrusted relays in cooperative communication is also presented. Here, the presence of fast Fourier transform in orthogonal frequency division multiplexing systems is exploited. Specifically, the destination node transmits a (known) jamming signal during its cyclic prefix (CP) duration which spreads to all subcarriers at the relay reducing its interception capability. Furthermore, a key generation mechanism for frequency-division duplexing vehicle-to-everything communication is presented where the delay-Doppler representation of the wireless channel is leveraged. Finally, the thesis presents a unified PLS framework which not only encompasses the existing approaches but also enables the development of next-generation PLS methods.
Benzer Tezler
- Physical layer techniques for 5G and beyond wireless systems
5G ve ötesi kablosuz sistemler için fiziksel katman teknikleri
ABUU BAKARI KIHERO
Doktora
İngilizce
2024
İletişim Bilimleriİstanbul Medipol ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği ve Siber Sistemler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ARSLAN
- Novel comp designs for improving the performance of cell- edge users in future wirless networks
Başlık çevirisi yok
SHAHEER KHALID
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Mühendislik BilimleriAntalya Bilim ÜniversitesiElektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ JEHAD MAHMOUD AMIN HAMAMREH
- Doğa koruma alanları için bir yönetişim modeli önerisi
A governance model proposal for nature conservation areas
ŞEYMANUR GÜNDOGAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Şehircilik ve Bölge Planlamaİstanbul Teknik ÜniversitesiKentsel Tasarım Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURAN ZEREN GÜLERSOY
- Elektrik dağıtım sisteminde çok etmenli sisteme dayalı gerilim regülasyonu
Multi agent system based voltage regulation for electrical distribution system
EMRE KÖKSAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖMER GÜL
- Alan yönetim planı ve kentsel tasarım etkileşiminde yeni bir süreç önerisi: Priene antik kent örneği
A new process proposal for the interaction between site management plan and urban design: The case of Priene ancient city
FATMA ÇAĞLA ŞEVİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Şehircilik ve Bölge PlanlamaMimar Sinan Güzel Sanatlar ÜniversitesiŞehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MELİH BİRİK
DOÇ. DR. YAŞAR DİLEK ERBEY