بررسی بازده انرژی در سیستم های مخابرات بی سیم مبتنی بر رله
چکیده
نسل جدید شبکه های بی سیم بایستی خدمات بسیار متنوعی از جمله ارائه اینترنت در همه جا و همه وقت با حداکثر سرعت، مکالمه های تصویری با کیفیت بالا و.... را برای کاربران خود فراهم آورند. این خدمات جدید و رو به افزایش نیاز به نرخ ارسال های بسیار بالا دارند. نیاز به نرخ ارسال های بالا از طرفی و تعداد بسیار زیاد کاربران شبکه های بی سیم از طرف دیگر باعث شده تا ارائه ی این خدمات نیاز به انرژی بسیار زیادی داشته باشد. با توجه به محدودیت منابع انرژی در سطح زمین و هم چنین قیمت بسیار بالای آن، کارشناسان شبکه های مخابرات بی سیم در سال های اخیر توجه بسیار زیادی به بهینه کردن مصرف انرژی در این شبکه ها داشته اند. از طرفی ارائه ی این خدمات در سیستم های موبایل غالباً مستلزم استفاده از باتری به عنوان منبع تامین انرژی است و برای یک سیستم مبتنی بر باتری میزان انرژی مصرفی و در تتیجه عمر باتری بسیار پر اهمیت است. مخابرات سبز به عنوان یک پروژه ی جامع در تمامی سطوح شبکه، هدف خود را مساله ی بازده انرژی در سیستم های مخابراتی قرار داده است. بازده انرژی مفهومی است که نیاز به یک تعریف دقیق وهمه جانبه دارد. در فصل های اولیه ی این پایان نامه ابتدا به تعریف دقیق بازده انرژی پرداخته خواهد شد و نحوه ی مدل کردن انرژی مدار های داخلی تجهیزات سیستم در مدل مصرف انرژی نیز بیان خواهد شد. سپس به معرفی فناوری هایی که می توانند بازده انرژی سیستم را ارتقا دهند پرداخته می شود و به اختصار در مورد آن ها بحث خواهد شد. یکی از گزینه هایی که می تواند به بهبود بازده انرژی در شبکه های مخابراتی کمک کند، مخابرات همکارانه با استفاده از رله می باشد. رله وسیله ای است که با ایجاد چندگانگی فضایی می تواند تحت شرایطی پوشش و بازده طیفی شبکه را افزایش دهد. اما هنوز معلوم نیست که با توجه به تعریف جدید بازده انرژی (لحاظ کردن انرژی مدار های داخلی ادوات) استفاده از رله منجر به بهبود بازده انرژی خواهد شد یا خیر. در این پایان نامه بازده انرژی سیستم های مبتنی بر رله مورد تحلیل قرار می گیرند. بازده انرژی استراتژی های ارسال به کمک رله ی یک مسیره و دومسیره ی af با استراتژی های ارسال به کمک رله ی یک مسیره و دومسیره ی df مقایسه می شوند. برای استراتژی ارسال به کمک رله ی دو مسیره ی df سه حالت کدگذاری متفاوت در نظر گرفته می شود و مسئله برای هر حالت به صورت جداگانه حل خواهد شد. لازم به ذکر است که همه ی نتایج و مقایسه ها با فرض کامل و در دسترس بودن وضعیت همه ی کانال ها انجام می شوند. به کمک تحلیل های ریاضی و شبیه سازی ها نشان داده می شود که در هر بازده طیفی کدام استراتژی بازده انرژی بالاتری خواهد داشت. تحلیل ها نشان می دهند که در بازده طیفی های پایین استراتژی های ارسال به کمک رله ی یک مسیره و دو مسیره ی df بازده انرژی بهتری نسبت به روش های مشابه توسط رله ی af خواهند داشت. اما این موضوع در مورد بازده طیفی های بالا صادق نیست. هم چنین نشان داده می شود که در بازده طیفی های متفاوت شبکه الزاماً همه ی استراتژی های ارسال به کمک رله باعث بهبود بازده انرژی سیستم نخواهند شد. در قسمت شبیه سازی نمودار بازده انرژی استراتژی های متفاوت برحسب بازده طیفی به دست می آید و تاثیر شرایط متفاوت کانال، انرژی های مدار متفاوت و مکان های متفاوت رله بر این نمودار مورد بررسی قرار می گیرد.