منصة الرسائل والاطاريح: تشكيل الاتساع الاحتمالي المتكيف مع نظام متعدد الادخال والاخراج الهائل

الخلاصة

إن الانتشار السريع لشبكات الجيل الخامس مدفوع بالطلب على الموثوقية العالية وكفاءة الطاقة والسعة وكفاءة الطيف. إن تقنية MIMO الضخمة، التي تعالج هذه الاحتياجات من خلال التغلب على تأثيرات القناة دون زيادة قوة الإرسال أو النطاق الترددي، هي تقنية أساسية لشبكات الجيل الخامس. بالإضافة إلى ذلك، تكتسب بصريات الفضاء الحر (FSO) شعبية كحل أمامي للشبكات المحمولة بسبب التقدم في النقل القائم على الليزر، مما يوفر اتصالات بصرية عالية السرعة وقابلة للتطوير وفعالة من حيث التكلفة. زاد الاهتمام بتشكيل السعة الاحتمالية (PAS) بسبب قدرتها على تحسين أداء النظام ومعدلات البيانات وكفاءة الطيف وقوة الكوكبة، والاقتراب من حد شانون. تدرس هذه الأطروحة متوسط معدل خطأ الرمز (SER) لـ PAS باستخدام مُطابق توزيع التكرارات المتعددة المعدل (PAS-MMRDM)، المُحسَّن بواسطة خوارزمية دورة المياه (WCA) لتحقيق التوزيع الأمثل. يتم تقييم أداء النظام في قنوات لاسلكية مثل Gaussian وRayleigh وLog-normal وNakagami-m ونماذج التلاشي المركبة. بالمقارنة مع uniform-QAM، تعمل PAS-MMRDM على تحسين SER أو تقليل نسبة الإشارة إلى الضوضاء المطلوبة، مع مكاسب تشكيل تبلغ 1.21 و1.64 و1.81 ديسيبل عند 4-10 SER (معدل خطأ الرمز) لمعدلات إنتروبيا تبلغ 4 و6 و8 بت/رمز. في حين أن أداء النظام عبر قنوات الاضطراب اللوغاريتمي الطبيعي وGamma-Gamma في بصريات الفضاء الحر(FSO) أفضل أيضًا من Uniform-QAM ، مع تحسين مكسب التشكيل بمقدار 1.4 إلى 1.9 ديسيبل لـ 16 و32 و64QAM . تعد تقنية PAS مناسبة لشبكة 5G وما بعدها ولكنها لا تزال غير مستخدمة في أنظمة 5G ستستخدم هذه الدراسة MMRDM مع 16-QAM و 64-QAM مع Massive- MIMO لتلبية معايير NR-5Gمع مستويات متنوعة من معدلات التشكيل و التشفير وهوائيات الإرسال والاستقبال. يتم تقييم النهج من حيث سعة التخزين والتعقيد ومتوسط نسبة الخطأ في البتات. يعمل المخطط المقترح على تحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) بمقدار 2-6 ديسيبل عند 6-10 BER، مع16-QAM إنتروبيا H={3,3.6}، و64-QAM إنتروبيا H={4.8,5.4}، ومعدلات FEC مختلفة مقارنة بـ M-QAM وESS .كما أنه يقلل من سعة ذاكرة التخزين وتعقيد الحساب. تقدم هذه الأطروحة تطبيق تعديل السعة الاحتمالية (PAS) باستخدام مطابق التوزيع المعدل متعدد التكرار (MMRDM) على مصفوفة البوابة الميدانية القابلة للبرمجة (FPGA). تم دمج MMRDM في نظام تعدد الإرسال بتقسيم التردد المتعامد 2 × 2 متعدد المدخلات والمخرجات (MIMO-OFDM)، والذي يتم تحقيقه من خلال مولد نظام Xilinx (XSG) .يتم تطبيق معادلات الخطأ الصفري البسيط (ZF) والحد الأدنى لمتوسط الخطأ التربيعي (MMSE) على جهاز الاستقبال لاكتشاف الإشارة عبر قناة MIMO. يتضمن النظام أمانًا معززًا من خلال التخليط القائم على الفوضى مع 16 و64 QAM. يتم إنشاء ملفات كود VHDL لهذا النظام لـ Xilinx Kintex-7 KC705 لتنفيذ الأجهزة. يتضمن تقييم الأداء تقييمًا لسعة التخزين المطلوبة والتعقيد ومعدل خطأ البت (BER). باستخدام Vivado 2017.4 ، يتم توجيه النظام بنجاح باستخدام الموارد، على سبيل المثال، 0.67% Block RAM (BRAM)، 68.6% جداول البحث (LUT)، 83% DSP 48s، و1.5% تسجيلات للتشكيل الموحد 64-QAM. تظهر نتائج المحاكاة تحسنا في صافي كسب التشكيل بحوالي (2-4 ديسيبل) عند 〖10〗^(-4) BER= لحالات المعادل المختلفة مقارنة بـ QAM الموحد، إلى جانب انخفاض ملحوظ في سعة التخزين المطلوبة و انخفاض في التعقيد الحسابي