توصيفگر ها :
پهپاد(UAV) , شبكه ارتباطي دستگاه به دستگاه(D2D) , مكان‌يابي پهپاد , دسترسي چندگانه غيرمتعامد(NOMA) , تخصيص توان
چكيده فارسي :
امروزه با پيشرفت روزافزون ارتباطات، برخورداري از سرويس‌هاي مخابراتي در دسترس اهميت ويژه‌اي پيدا كرده است. بدين منظور با توجه به قدرت مانور بالاي پهپادها و هزينه‌ي پايين، مي‌توان از آن‌ها در مواقع نياز به عنوان رله يا ايستگاه پايه (BS) براي سرويس‌دهي به برخي از كاربران كه سرويس مناسبي دريافت نمي‌كنند استفاده كرد. استفاده از ارتباط دستگاه‌به دستگاه (D2D) در موارد مورد نياز يا شرايط اضطراري كه ايستگاه پايه توانايي سرويس‌دهي ندارد، مي‌تواند به برقراري ارتباط ميان كاربران كمك كند. با توجه به رشد استفاده از مخابرات بي‌سيم، يكي از نيازهاي اصلي در اين شبكه‌ها افزايش بهره‌وري در استفاده از طيف است. در اين پايان‌نامه براي افزايش بهره‌وري طيف از مخابرات D2D، ارسال دو رله‌اي سه پرشي در كنار ارسال دوپرشي، و روش ارسال غيرمتعامد (NOMA) استفاده شده است. در اين پژوهش شبكه‌اي دستگاه به دستگاه در نظر گرفته شده، كه در آن چند جفت كاربر منبع و مقصد از طريق ارتباط D2D به كمك چندين پهپاد به عنوان رله، قصد ارتباط با يكديگر را دارند. در پهپاد رله‌اي از پردازش تقويت و ارسال در حالت نيمه دو طرفه استفاده مي‌شود. همچنين در اين شبكه براي كاربران منبع و مقصدي كه با فاصله زياد از يكديگر قرار گرفته‌اند در صورت وجود يك پهپاد در نزديكي كاربر منبع و يك پهپاد در نزديكي كاربر مقصد از ارسال دو رله‌اي سه پرشي، استفاده مي‌شود. در اين ارسال به دليل تقويت دو‌باره‌ي سيگنال در نزديكي منبع و مقصد، در كنار ايجاد پيوند ديد مستقيم ميان دو پهپاد كه اتلاف پاييني دارد، نسبت به حالتي كه از يك پهپاد استفاده مي‌شود، نرخ ارسالي كاربران در ارسال به كمك دو رله نسبت به تك رله، به طور قابل توجه‌اي افزايش مي‌يابد. علاوه بر اين، با توجه به موقعيت قرارگيري كاربران و پهپاد رله‌اي به منظور حداكثرسازي مجموع نرخ شبكه يكي از روش‌هاي ارسال OMA يا NOMA انتخاب مي‌شود. چالش‌هاي اساسي در اين سيستم به منظور حداكثرسازي نرخ كل سيستم، شامل تخصيص پهپادها به كاربران، انتخاب روش مناسب ارسال براي هر يك از كاربران، ومكان قرارگيري اين پهپادها مي‌شود. به منظور حل اين چالش‌ها، در اين پژوهش مسئله‌ي بهينه‌سازي به سه زير مسئله تعريف تفكيك مي‌شود. در زيرمسئله‌ي اول با فرض ثابت بودن موقعيت پهپادها، كاربران بدون تعامل با يكديگر اقدام به انتخاب پهپاد مناسب خود مي‌كنند. در زيرمسئله‌ي دوم با انجام تخصيص توان به هر يك از كاربران، روش ارسال مناسب در جهت حداكثرسازي مجموع نرخ كاربران متصل به هر پهپاد با فرض ثابت بودن موقعيت پهپاد و تخصيص رله انجام مي‌شود. در زيرمسئله‌ي سوم موقعيت قرارگيري پهپاد بهينه‌سازي مي‌شود. در نهايت با تكرار اين سه زيرمسئله، مسئله‌ي بهينه‌سازي حل مي‌شود. نتايج بررسي‌هاي انجام شده و مقايسه‌ي آن‌ها با ارسال تك رله‌اي به روش OMA نشان مي‌دهد كه استفاده از روش ارسال NOMA در كنار OMA و دو رله‌اي سه پرشي در كنار تك رله‌اي، مي‌تواند مجموع نرخ كاربران را به طور قابل توجه‌اي افزايش دهد.
چكيده انگليسي :
Nowadays, with the increasing demand for communication devices, access to wireless communication has become especially important. For this purpose, due to the high maneuverability of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) and their low cost, they can be used as a relay or base station when needed to serve some users that do not receive service. In using the UAV as a relay at previous works, a UAV with the Orthogonal multiple access (OMA) is usually used. In these case, UAV is placed between the base station and the users who want to communicate with this station, then it helps to establish communication between the base station and the users. Due to the growth in the use of wireless communication, one of the main challenges in the network is to increase the spectral efficiency. In this thesis, the spectral efficiency can be increased by using device-to-device (D2D) communication, triple-hop relaying, and the non-orthogonal multiple access (NOMA). Here, we study a UAVs-aided self-organized D2D network. In this network, several pairs of source and destination users are considered such that these users intend to communicate with each other through UAV relays. We suppose that amplify-and-forward (AF) mode with half duplex antenna are used in UAV relay. Also, in this network, for the source and destination users who are located far from each other, if the first UAV is near the source user and the second UAV is near the destination user, a triple-hop relaying is used. In this transmission scheme, if the pass loss in the channel between two UAVs is less than the path loss between the user and a UAV, some suitable conditions, the transmission rate of users will increase significantly. In addition, according to the conditions of each user, we propose a dynamic NOMA/OMA scheme, such that each of the schems provides a higher rate for the system is selected. The challenges in the system in order to maximize the sum rate of the system include the allocation of UAVs to users, choosing the appropriate transmission method for each user, and the location of these UAVs. In order to optimize and solve these challenges, we define three sub-problems in this research. The first sub-problem is optimizing relay assignment, that there is a challenge among users who choose their suitable UAV relay with fixed relay position. In the second sub-problem, by allocating power to each user, the appropriate transmission method is selected in order to maximize the sum rate of users connected to each UAV, assuming that the position of the UAV and relay assignment is fixed. In the third sub-problem, the placement of the UAV is optimized with fixed relay assignment. By solving these three sub-problems alternately and iteratively, the problem is solved. In the results, it is shown that the use of NOMA transmission method along with OMA improves the rate of users. In addition, when triple-hop relaying and dual-hop relaying together are used, the sum rate of users increases significantly.
