توصيفگر ها :
دسترسي چندگانه غيرمتعامد , دستهبندي كاربران , تخصيص توان , بازدهي طيف
چكيده فارسي :
بدون شك، درك محدوديت طيف فركانسي ، بهرهوري منابع و افزايش پوشش‌‌دهي از موارد حياتي در طراحي و مديريت شبكه‌هاي بيسيم است. با رشد روزافزون دستگاه‌هاي بيسيم و افزايش نيازمندي‌هاي مختلف كاربران، فشار بر طيف فركانسي نيز افزايش‌يافته است؛ بنابراين، شبكه‌هاي بيسيم نسل بعدي با چالشهاي بي‌سابقه روبرو هستند براي حل اين مشكلات، لازم است به روش‌هاي دسترسي چندگانه و ايستگاه‌‌هاي پايه متفاوت از نسل‌هاي قبلي مخابراتي پرداخته شود. ايستگاه‌‌هاي پايه هوايي مانند پهپادها يك رويكرد اميدواركننده به منظور افزايش پوشش‌‌دهي و ايجاد مسير مستقيم معرفي شده است، يكي از چالشهاي اصلي اين تكنولوژي تعيين موقعيت پهپادها مي‌‌باشد كه در اين تحقيق مورد بررسي قرار گرفته است. فناوري دسترسي چندگانه غيرمتعامد (NOMA) به‌عنوان يكي از كانديداي اصلي براي استفاده مفيدتر از طيف‌هاي فركانسي مطرح شده است. اين فناوري با استفاده از كدگذاري برهم‌‌نهي در فرستنده و همچنين انجام حذف تداخل پي‌‌درپي قادر به رفع محدوديت‌هاي ناشي از دسترسي چندگانه متعامد است. ايده كليدي اين فناوري، ارائه سرويس به چندين كاربر در يك باند فركانسي يا شكاف‌هاي زماني و يا كد به‌صورت هم‌زمان و تنها با اختصاص سطوح توان متفاوت در حضور تداخل بين كاربران است. در نتيجه، انتخاب كاربران به منظور سرويس‌‌دهي در يك باند فركانسي و همچنين تخصيص توان كه هر يك از آن‌‌ها يك مسئله غيرمحدب مي‌‌باشد، نقش بسيار مهمي در عملكرد بهينه سيستم NOMA دارد. از اين رو در اين پايان‌‌نامه به الگوريتم‌‌هاي تركيبي دستهبندي يادگيري ماشين از جمله K-Means، Mean Shift و GMM و انتخاب معيارهاي مناسب به منظور حل مسئله غيرمحدب دستهبندي كاربران پرداخته شده است و در انتها نيز از شكل‌‌دهي پرتو اجبار صفر (Zero-Forcing Beamforming) جهت حذف تداخل بين دسته‌‌ها استفاده شده است. همچنين از برخي معيارهاي رايج تخصيص توان از قبيل حداقل نرخ و برحسب بهره كانال هر يك از كاربران به‌‌منظور بيشينه‌‌سازي نرخ ارسال داده و كم‌‌كردن تداخل، احتمال قطع‌‌شدن و احتمال خطا استفاده شده است. در نتيجه ادغام اين دو فناوري با يكديگر مي‌‌تواند تاثير شگرفي بر بهرهوري سيستم بيسيم داشته باشد. در انتها نتايج شبيه‌‌سازي به منظور تاييد دست‌‌يافته‌‌هاي اين پايان‌‌نامه آورده شده است.
چكيده انگليسي :
Understanding the limitations of the frequency spectrum, resource efficiency, and increasing coverage are crucial aspects in the design and management of wireless networks. With the ever-increasing number of wireless devices and the growing diverse needs of users, the pressure on the frequency spectrum has also intensified. Consequently, next-generation wireless networks face unprecedented challenges. To address these issues, it is necessary to explore multiple access methods and base stations different from previous generations of telecommunications. Airborne base stations, such as drones, have been introduced as a promising approach to increase coverage and establish a direct path. One of the main challenges of this technology is the positioning of drones, which is investigated in this research. Non-orthogonal multiple access (NOMA) technology has emerged as a leading candidate for more efficient utilization of frequency spectrums. This technology utilizes superposition coding at the transmitter and performs successive interference cancellation to overcome the limitations imposed by orthogonal multiple access. The key idea behind this technology is to provide service to multiple users in a frequency band simultaneously using time and code slots, and by allocating different power levels in the presence of inter-user interference. Consequently, user selection for service provision in a frequency band and power allocation, each of which is a non-convex problem, plays a crucial role in the optimal performance of the NOMA system. Therefore, this dissertation focuses on machine learning-based combinatorial clustering algorithms, including K-Means, Mean Shift, and GMM, and the selection of appropriate criteria to address the non-convex user clustering problem. Finally, zero-forcing beamforming (ZFBF) is employed to eliminate interference between clusters. Additionally, some common power allocation criteria, such as minimum rate and fairness, are utilized to maximize the data transmission rate and minimize interference, outage probability, and error probability. As a result, the integration of these two technologies can have a profound impact on the efficiency of wireless systems. Simulation results are presented at the end to validate the findings of this dissertation.
