شماره مدرك
20936
شماره راهنما
17984
پديد آورنده
شكراللهي يانچشمه، فاطمه
عنوان
مكانيابي داخلي مبتني بر سطوح هوشمند قابلپيكربندي در ارتباطات امواج ميليمتري با استفاده از شبكههاي عصبي گرافي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي
مخابرات سيستم
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1404
صفحه شمار
سيزده، 114ص. : مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها
امواج ميليمتري , مكانيابي داخلي , سطوح هوشمند قابل پيكربندي , شكلدهي پرتو , شبكه عصبي گرافي
تاريخ ورود اطلاعات
1404/11/29
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
مهندسي برق
دانشكده
مهندسي برق و كامپيوتر
تاريخ ويرايش اطلاعات
1404/11/29
كد ايرانداك
23208766
چكيده فارسي
با توجه به رشد روزافزون تقاضا براي خدمات ارتباطي و كاربردهاي مبتني بر مكانيابي در شبكههاي بيسيم، مكانيابي دقيق كاربران بهويژه در محيطهاي داخلي به يكي از چالشهاي اساسي نسلهاي جديد شبكههاي مخابراتي تبديل شده است. از آنجا كه سامانههاي ناوبري ماهوارهاي جهاني در فضاهاي داخلي با افت شديد دقت مواجهاند، نياز به روشهاي جايگزين مبتني بر زيرساختهاي محلي بيش از پيش احساس ميشود. در اين ميان، استفاده از نقاط دسترسي بيسيم مبتني بر فناوري وايفاي در باندهاي فركانسي جديد، بهويژه امواج ميليمتري، به دليل پوشش گسترده و قابليت ادغام با شبكههاي موجود، گزينهاي مناسب بهشمار ميآيد. با اين حال، چالشهايي مانند انسداد سيگنال، مسيرهاي خط ديد غيرمستقيم و افت توان دريافتي در فركانسهاي بالا، بهكارگيري فناوريهاي نوين را ضروري ميسازد. يكي از راهكارهاي مؤثر براي رفع اين محدوديتها، بهرهگيري از سطوح هوشمند قابلپيكربندي است كه با بازتاب كنترلشدهي سيگنالها، امكان بهبود دقت تخمين موقعيت را فراهم ميكنند. در اين پژوهش، يك سيستم مكانيابي داخلي سهبعدي در محيطي با ابعاد 5*100*100 متر طراحي و شبيهسازي شده است. اين سيستم شامل سه نقطه دسترسي مبتني بر وايفاي در فركانس 60 گيگاهرتز، پنج سطح هوشمند قابلپيكربندي و يك كاربر با موقعيت نامشخص است. فرآيند مكانيابي در دو گام صورت ميگيرد: ابتدا تخمين اوليه با استفاده از استخراج زمان رسيدن از طريق تبديل فوريهي معكوس و روش تخمين حداكثر درستنمايي، و سپس برآورد مكان اوليه با روش حداقل مربعات مبتني بر اختلاف زمان رسيدن انجام ميشود. سپس اين تخمين اوليه به يك شبكه عصبي گرافي چهار لايه مجهز به مكانيزم توجه داده ميشود تا با بهرهگيري از ساختار هندسي شبكه، موقعيت مكاني اوليه كاربر با دقت بهتري تخمين زده شود. نتايج شبيهسازي نشان ميدهد كه مدل پيشنهادي توانسته است دقت تخمين اوليه را تا حدود 98% بهبود دهد. اين نتايج بيانگر كارايي بالاي تركيب نقاط دسترسي مبتني بر وايفاي با سطوح هوشمند قابلپيكربندي و شبكههاي عصبي گرافي در رفع محدوديتهاي مكانيابي داخلي و دستيابي به ميانگين دقت مجموعه داده آزمون در محدوده 2 سانتيمتر ميباشد.
چكيده انگليسي
With the ever-increasing demand for communication services and location-based applications in wireless networks, accurate user localization, especially in indoor environments, has become one of the primary challenges for the next generation of telecommunications networks. Since global satellite navigation systems (GNSS) face significant accuracy degradation in indoor spaces, there is a growing need for alternative methods based on local infrastructures. In this regard, using wireless access points based on Wi-Fi technology in new frequency bands, especially millimeter waves, is considered a suitable option due to its broad coverage and ability to integrate with existing networks. However, challenges such as signal blockage, non-line-of-sight (NLOS) paths, and power loss at high frequencies make the adoption of novel technologies essential. One effective solution to address these limitations is the use of reconfigurable intelligent surfaces (RIS), which, by providing controlled signal reflections, enable improvements in positioning accuracy. In this study, a three-dimensional indoor localization system is designed and simulated in a 5*100*100 meter environment. This system includes three
Wi-Fi-based access points operating at $60$GHz, five reconfigurable intelligent surfaces, and a user with an unknown position. The localization process occurs in two steps: first, an initial estimation using time of arrival (TOA) extraction through inverse Fourier transform (IFFT) and maximum likelihood estimation (MLE), followed by an initial position estimate using a least-squares (LS) method based on time difference of arrival (TDOA). This initial estimate is then fed into a four-layer graph attention network (GAT) to improve the accuracy of the user’s initial position using the network’s geometric structure. Simulation results show that the proposed model improves the accuracy of the initial estimate by approximately 98% These results demonstrate the effectiveness of combining Wi-Fi-based access points, RISs, and graph neural networks in overcoming the challenges of indoor localization, achieving an average test-set accuracy on the order of 2 cm.
استاد راهنما
محمدجواد اميدي , فروغ السادات طباطباء
استاد مشاور
حميد سعيدي سورك
استاد داور
احسان يزديان , نغمه سادات مويديان