فروغ السادات طباطباء
به طور کلی در شبکه های ارتباط بی سیم نسل ششم، دست یابی به اهداف بنیادینی از جمله ظرفیت سیستم بالاتر، نرخ ارسال داده بالاتر، تاخیر کمتر، امنیت بالاتر و کیفیت سرویس بالاتر، در مقایسه با شبکه های بی سیم نسل پنجم
مدنظر قرار خواهدگرفت. لازمه دست یابی به چنین اهدافی تغییر ساختار شبکه مورد انتظار و استفاده از فن آوری های نوظهور از جمله هوش مصنوعی، مخابره در رنج تراهرتز، مخابرات بدون سلول، استفاده از سطوح هوشمند قابل پیکربندی مجدد (RIS) و ... می باشند که کیفیت مورد انتظار خدمات دریافتی کاربران در مخابرات نسل ششم را
محقق می کنند. در این رساله، هدف ارائه مدلی نزدیک به واقعیت جهت پیاده سازی شبکه های ارتباط بی سیم بدون سلول در نسل ششم می باشد به نحوی که در آن
با درنظرگرفتن ضرورت هوشمند بودن این شبکه ها، از سطوح هوشمند RIS جهت بهبود عملکرد این شبکه ها استفاده شود تا امکان دست یابی به میزان کارایی طیفی مجموع بالاتر و پوشش دهی گسترده تر در مقایسه با شبکه های ارتباط بی سیم سلولی موجود میسر شود. به این منظور، ابتدا به
بررسی ساختار شبکه بدون سلول در حضور یک کاربر و یک RIS پرداخته می شود. نشان داده می شود که همانند شبکه های سلولی، در حالت تک کاربره استفاده از پیش کدکننده بیشینه نسبت انتقال،
بهینه خواهد بود. سپس مسأله در حالت چند کاربره مورد بررسی قرار گرفته و تاثیر مثبت دسته بندی المان های RIS و تخصیص مناسب آن ها به نقاط دسترسی موجود در محیط
به منظور بهبود کارایی طیفی مجموع قابل دست یابی در کاربران بررسی می شود. هم چنین به منظور
ایجاد پرتو باریک تر متناظر با هر کاربر، در مسأله بهینه سازی پیشنهادی، قابلیت اختصاص بهینه المان های RIS متناظر با هریک از کاربران نیز لحاظ می شود.
به منظور دست یابی به این هدف، در این رساله یک روش ریاضی ترکیبی برای تخصیص بهینه المان های مربوط به RISهای موجود در این شبکه ها پیشنهاد می شود.
در رویکرد پیشنهادی، با دسته بندی المان های RIS و تخصیص توامان آن ها هم به نقاط دسترسی و هم به کاربران، امکان ایجاد پرتو های باریک تر
و دست یابی به کارایی طیفی مجموع بالاتر فراهم شده و به این ترتیب، ویژگی های سطوح RIS از جنبه جدیدی بررسی می شود. روش حل مساله پیشنهادی شامل بهینه سازی توامان شکل دهی پرتو دیجیتال در نقاط دسترسی، شکل دهی پرتو آنالوگ در RISها، تخصیص مناسب المان های RIS به کاربران، و تخصیص مناسب
المان های RIS به نقاط دسترسی است. روش پیشنهادی، چالش مساله غیرمحدب آمیخته به اعداد صحیح را از طریق روش ترکیبی شامل تکنیک های برنامه نویسی کسری و بازپخت شبیه سازی شده بررسی می کند.
براین اساس برای اولین بار، عملکرد سه روش تخصیص المان های RIS مقایسه می شود: تخصیص فقط به نقاط دسترسی، تخصیص فقط به کاربران، و تخصیص توامان هم به نقاط دسترسی و هم به کاربران.
علاوه براین، در این رساله تأثیر تداخل ناشی از المان های غیرانتخابی بر تخصیص بهینه الما ن های RISها به نقاط دسترسی و کاربران بررسی می شود. همچنین به منظور ارائه مدلی نزدیک به واقعیت، هم بستگی های فضایی بین
آنتن های AP و میان المان های RIS نیز در نظر گرفته می شود.
نتایج شبیه سازی نشان می دهد که روش پیشنهادی تخصیص المان در شبکه های ارتباط بی سیم بدون سلول مبتنی بر RIS، منجر به دست یابی به میزان کارایی طیفی مجموع بالاتر نسبت به روش های
مرسوم (بدون درنظر گرفتن دسته بندی و تخصیص المان های RISها) در شرایط مختلف مدل کانال می شود. این میزان بهبود نسبی برای حالتی که کاربران نزدیک به RIS هستند، تا میزان 42% می رسد.
عملکردی نزدیک به بهینه به همراه خواهد داشت. درادامه این رساله، مدل واقعی تری از شبکه های ارتباط بی سیم بدون سلول مبتنی بر RISها را درنظر می گیریم که در آن از RISهای چندوجهی به نحوی که المان های متناظر صفحات آن ها علاوه بر
انعکاس، امکان انتقال سیگنال بین یکدیگر را نیز دارند، استفاده می شود. در این نوع RISها، ماتریس ضرایب انعکاس غیرقطری است و از آن ها تحت عنوان RISهای چندوجهی فرا قطری با قابلیت هم زمان انتقال و انعکاس یاد می شود.
نتایج حاصل از شبیه سازی پس از حل مساله جدید با روشی مبتنی بر برنامه نویسی کسری و جستجوی دوبخشی، نشان دهنده تاثیر مثبت به کارگیری این نوع RISها بر روی میزان کارایی طیفی مجموع قابل دست یابی می باشد.