5G Heterojen Hücresel ¸Sebekelerde Enerji Verimliligi

Abstract

5G mobil şebekelerin radyo arayüzünde beklenen en büyük yenilik, baz istasyonlarında 100?lerce ve hatta 1000?lerce antenin bulunmasıdır. Literatürde kendine kitlesel MIMO (massive MIMO) adıyla yer bulan bu yeniliğin gerçekleşmesi, anten boyutlarının milimetre boyutlarına düşmesiyle ve dolayısıyla taşıyıcı frekansların milimetre dalga (mmDalga) frekanslarına çıkmasıyla mümkün olabilecektir. Baz istasyonlarında çok fazla anten kullanılması önceki nesillerde kullanılan haberleşme model ve yöntemlerini kökünden değiştirmektedir. Bu projedeki amacımız, bir 5G teknolojisi olan kitlesel MIMO ağların heterojen mimari altındaki enerji verimliliğini, analitik bir optimizasyon problemi çözerek artıracak yöntemler ve algoritmalar geliştirmektir. Hücresel sistemlerde enerji verimliliği, kanalın sabit olduğu bir tutarlılık süresi (coherence time) boyunca bütün terminallerin elde edeceği toplam veri hızının tüm sahada harcanan toplam enerjiye oranı olarak tanımlanmaktadır. Sistemde harcanan toplam enerji, sadece veri iletiminde harcanan enerji değildir. Kanal tahmin, sinyal işleme, kodlama/kod çözme gibi trafiğe, anten sayısına, protokol seçimine bağlı süreçlerde harcanan enerji parametrik olarak, saha soğutma, sinyalleşme gibi harcamalar da sabit değerler olarak toplam enerji ifadesine eklenmektedir. Literatürde enerji verimliliği optimizasyonu üzerine bazı çalışmalar olsa da bunlardan en kapsamlısında, veri hızı ve harcanan enerji ifadeleri sadece baz istasyonu anten sayısı, terminal sayısı ve güç dağılımı parametreleri üzerinden yapılmıştır. Bu projede, literatürde optimum değerleri bulunmamış pilot sinyal yapısı, pilot sinyal gücü, pilot sinyal süresi, hücre boyutu, pilot sinyal paylaşımı, hücre yoğunluğu, küçük hücre sayısı ve küçük hücre yerleşimi gibi parametreler üzerinden enerji verimliliği ifadesi yazılacaktır. Bu ifadenin optimizasyonu, veri hızı, trafik modeli gibi kısıtlar altında yapılacak ve optimum parametre değerlerini veren yöntem ve algoritmalar geliştirilecektir.