Heterojen ağlarda OFDMA ile kaynak tahsisi
Resource allocation with OFDMA in heterogeneous networks
Yazar: ERDAL GÜRSOY
Danışman: DOÇ. DR. GÖKÇE HACIOĞLU
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu tezde; yüksek bant genişlikli haberleşmeye olan talebin karşılanmasına yönelik sistemlerden olan Heterojen ağlarda kaynak tahsisi üzerine çalışmalar yapılmıştır. Bu amaçla, çalışmada Dikgen Frekans Bölmeli Çoklu Erişim (OFDMA) ile kaynak tahsisi yapılmıştır. Heterojen Ağların (HetNets) temel özellikleri, makro hücre ağlarında, küçük hücrelerin birlikte çalışmasına izin vererek mekânsal kaynakların tekrar kullanım olanağını artırmak ve kullanıcıların hizmet kalitesini iyileştirmektir. Ancak HetNets'lerde sınırlı sayıda kaynağın olması ve farklı kullanıcılar arasındaki girişimin, spektrum paylaşımının ve parazitin azaltması için verimli Kaynak Tahsis (RA) şemalarının kullanılması gerekmektedir. Kaynak tahsis problemi Ayrık Parçacık Sürü Optimizasyonu (DPSO) ile incelenmiştir. Bu incelemede baz istasyonlarından kullanıcılara olan (downlink) haberleşme göz önünde bulundurulmuştur. Kaynak tahsisinde kullanılan DPSO algoritması şu durumlar için kullanılmıştır: Belli sayıdaki kullanıcının haberleşme hızlarını, Ağ Enerji Verimliliğini (NEE) veya kullanıcıların Ağırlıklı Enerji Etkinliği Toplamını (WSEE) en yüksek yapacak şekilde kaynak tahsisi yapılmıştır. Toplam hız, NEE ve WSEE başarımı; baz istasyonu sayısı, kullanıcı sayısı, verici gücü ve baz istasyonlarında harcanan statik güç gibi birçok parametreden etkilensede, çalışmada kullanılan DPSO kaynak tahsisi, bunların hepsi için oldukça iyi bir başarım göstermiştir. Özellikle, ağdaki kullanıcı sayısı arttıkça ve kaynakların sayısı sınırlı hale geldiğinde, bu kaynak tahsisinin kullanımı, daha önemli hale gelir. Ayrıca, bu kaynak tahsisi, kullanıcılar arasındaki eşitlik ilkesini sağlamak için de kullanılabilir. Sonuç olarak heterojen ağlarda kaynak tahsisi, ağın performansını ve enerji verimliliğini en üst düzeye çıkarmak için oldukça önemlidir. Kaynak tahsisi ağın daha iyi yönetilmesine yardımcı olur ve kullanıcıların deneyimini iyileştirir. 


Anahtar Kelimeler: OFDMA, HetNets, DPSO, RA, NEE, WSEE

Abstract:
In this thesis; studies have been carried out on resource allocation in heterogeneous networks, which are systems to meet the demand for high-bandwidth communication. For this purpose, resource allocation was made with Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA). The main features of Heterogeneous Networks (HetNets) are to increase the reuse of spatial resources and improve the service quality of users by allowing small cells to work together in macro cell networks. However, HetNets require a limited number of resources and efficient Resource Allocation (RA) schemes to reduce interference, spectrum sharing and interference between different users. The resource allocation problem was investigated by Discrete Particle Swarm Optimization (DPSO). In this review, downlink communication from base stations to users has been considered. The DPSO algorithm used in resource allocation is used for the following situations: Resource allocation is made to maximize the communication speed of a certain number of users, Network Energy Efficiency (NEE) or Weighted Energy Efficiency Sum (WSEE) of users. Total speed, NEE and WSEE performance; although the number of base stations is affected by many parameters such as the number of users, the transmitter power and the static power consumed at the base stations, the DPSO resource allocation used in the study showed a very good performance for all of them. In particular, the use of this resource allocation becomes more important as the number of users in the network increases and the number of resources becomes limited. In addition, this resource allocation can be used to ensure the principle of equality among users. As a result, resource allocation in heterogeneous networks is very important to maximize network performance and energy efficiency. Resource allocation helps better manage the network and improves users' experience.


Key Words: OFDMA, HetNets, DPSO, RA, NEE, WSEE