Yığın çok girişli çok çıkışlı sistemlerde zeki optimizasyon teknikleri kullanılarak enerji ve spektral verimliliğinin incelenmesi
Investigation of energy and spectral efficiencies using intelligent optimization techniques on massive multiple input multiple output systems
Yazar: BURAK KÜRŞAT GÜL
Danışman: PROF. DR. NECMİ TAŞPINAR
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Kablosuz haberleşme teknolojilerinin yaygınlaşması, iletişim alanında kullanıcılara önemli avantaj ve kolaylıklar sağlamaktadır. Bu gelişmeler sonucunda kablosuz haberleşme kullanımında ciddi artış görülmektedir. Yakın gelecekte hücresel ağ teknolojilerinin, veri trafiğindeki artış ile başa çıkabilme adına, alan iş çıkarma yeteneğini yüzlerce kat artıracak kapasitede olması beklenmektedir. Yığın çok girişli çok çıkışlı sistemler üzerinde spektral verimliliğinin artırılması, bu beklentilerin karşılanması adına başvurulan başlıca yöntemlerden birisidir. Spektral verimliliğinin artırılması genellikle tüketilen enerji miktarını çok yüksek seviyelere ulaştırmaktadır. Verimli enerji kullanımı, diğer birçok alanda olduğu gibi hücresel iletişim sistemlerinde de kritik bir konudur. Ancak, hücresel iletişim sistemlerinde uygulanan enerji tasarrufu önlemlerinin, hayati önem taşıyan, spektral verimliliği üzerinde olumsuz bir etkisi olabileceği bilinmektedir.
Bu çalışmada, enerji verimliliğinde de başarılı olduğu bilinen yığın çok girişli çok çıkışlı sistemlerde, spektral ve enerji verimliliklerinin optimizasyonuna odaklanılmıştır. Bu optimizasyon süreçlerinde; kullanıcı sayısı, aktif anten sayısı ve iletim gücü parametrelerinin çeşitli varyasyonları arasından başarılı olanlarının belirlenmesi, çok amaçlı zeki optimizasyon algoritmaları tarafından sağlanmıştır. Çalışmada kullanılan çok amaçlı zeki optimizasyon algoritmaları, enerji verimliliği ve spektral verimlilik arasında optimum dengeyi kurmada yüksek başarı göstermiştir.

Abstract:
The spread of wireless communication technologies provides users with significant advantages and conveniences in the field of communication. As a result of these developments, there is a significant increase in the use of wireless communication. In the near future, cellular network technologies are expected to be able to increase their area throughput capacity by hundreds of times in order to cope with the increase in data traffic. Increasing spectral efficiency on massive multiple input multiple output systems is one of the main methods used to meet these expectations. Increasing spectral efficiency often leads to a very high level of energy consumption. Efficient energy use is a critical issue in cellular communication systems, as in many other areas. However, it is known that energy saving measures applied in cellular communication systems can have a negative impact on spectral efficiency, which is vital. 
In this study, we focused on the optimization of spectral and energy efficiencies in massive MIMO systems, which are known to be successful in energy efficiency as well. Multi-objective intelligent optimization algorithms were used to identify the successful ones among the various variations of the user number, active antenna number, and transmission power parameters in these optimization processes. The multi-objective intelligent optimization algorithms used in the study have shown high success in establishing the optimum balance between energy efficiency and spectral efficiency.