Ин таҳқиқот нармафзори MATLAB-асоси RIS Deployment Planning Tool-ро тавсиф мекунад, ки барои истифодаи системаҳои гибридии басомади радиоӣ/оптикаи фазои озод (RF/FSO) бо дастгирии сатҳи интеллектуалии азнавтанзимшаванда (Reconfigurable Intelligent Surface, RIS) дар банақшагирии ҷойгиркунии шабакаҳои деҳотӣ таҳия шудааст. Абзор ба корбар имкон медиҳад, ки яке аз панҷ синфи релефи барои Зимбабве муайяншуда, яке аз се режими мавсимии атмосферӣ ва шумораи унсурҳои RIS-ро 1–100 интихоб кунад. Сипас барои системаҳои RF-only, гибридии RF/FSO бе RIS ва гибридии RF/FSO бо дастгирии RIS outage probability, иқтидори эргодикӣ ва миёнаи bit error rate (BER)-ро ҳисоб мекунад; ҳадди ақали SNR-и заруриро барои расидан ба ҳадафҳои муайяншудаи outage ва BER, фоидаи SNR аз RIS, қувваи интиқолеро, ки бо ин фоида кам кардан мумкин аст, ва изофаи эҳтимолии буҷети энергияи офтобиро гузориш медиҳад.
Дар мисоли синфи релефии Highveld гузориш шудааст, ки ҳадафи BER = 10−3 бо N=50 унсури RIS тақрибан дар 11 dB иҷро мешавад, дар ҳоле ки системаҳои муқоисавии бе RIS тақрибан 18 dB талаб мекунанд. Ин фарқи тақрибан 7 dB SNR дар манбаъ бо кам кардани қувваи интиқол то тақрибан як панҷуми арзиши ибтидоӣ алоқаманд карда мешавад. Баръакс, барои Eastern Highlands дар шароити m=0,5, мавсими хушк ва N=20, арзиши зарурӣ барои ҳадафи BER 35,0 dB гузориш шудааст ва манбаъ онро аз нуқтаи назари буҷети мавҷудаи қувваи саҳроӣ сенарияи амалан ғайриқобили иҷро арзёбӣ мекунад. Натиҷаҳо аз озмоиши воқеии ҷойгиркунии саҳроӣ дар Зимбабве не, балки аз моделҳои таҳлилии канал ва санҷиши Monte Carlo-и дар кори ҳамроҳ гузаронидашуда бармеоянд; инчунин параметрҳои релеф ва атмосфера ҳанӯз бо маъракаи мустақими ченкунии саросарии кишвар калибр нашудаанд.
Мушкилоти асосии таҳқиқот чист?
Гарчанде ки иҷрои назариявии системаҳои гибридии RF/FSO бо дастгирии RIS метавонад тавассути муодилаҳои шакли баста ва интегралҳои ададӣ ҳисоб шавад, эҳтиёҷи воқеии банақшагири шабакаи деҳотӣ одатан мушаххастар аст: дар релефи муайян чанд унсури RIS бояд истифода шавад, барои ҳадафи BER ё outage чӣ қадар SNR лозим аст, оё буҷети мавҷудаи энергия кофӣ аст ва бо ҷойгиркунии RIS то чӣ андоза қувваи интиқолро кам кардан мумкин аст?
Таҳқиқоти манбаъӣ ҳамин фосилаи назария ва амалро ҳадаф мегирад. Муаллифон модели таҳлилии қаблан таҳиякардаи сохтори source–RIS–relay–destination-ро ба абзори MATLAB бо интерфейси графикӣ табдил медиҳанд, ки аз корбар дониши назарияи канал ё ҳисобҳои функсияҳои махсусро талаб намекунад.
Меъмории RF/FSO бо дастгирии RIS чӣ маъно дорад?
Дар модел занҷири алоқа байни манбаъ, RIS, релеи decode-and-forward ва ҳадаф ташкил карда мешавад. Сатҳи интеллектуалии азнавтанзимшаванда ҳамчун сатҳи пассив ё каммасраф баррасӣ мешавад, ки хосиятҳои фаза ва паҳншавии мавҷи электромагнитиро тавассути унсурҳои инъикоскунандаи идорашаванда тағйир медиҳад.
Дар қисми дуюми алоқа сохтори гибридӣ мавҷуд аст, ки пайвандҳои RF ва FSO-ро якҷоя истифода мебарад. Манбаъ ин меъмориро, ки дар тарафи ҳадаф selection combining истифода мекунад, бо системаҳои RF-only ва гибридии бе RIS муқоиса мекунад.
Ҳадафи нармафзор ин нест, ки RIS дар ҳама шароит бартарӣ дорад. Баръакс, он нишон додан мехоҳад, ки вақте fading-и RF-и вобаста ба релеф ё turbulence-и FSO-и вобаста ба атмосфера ба қадри кофӣ шадид мешавад, ҳадафҳои интихобкардаи корбар метавонанд аз нуқтаи назари физикӣ ва буҷети энергия ғайриқобили иҷро гарданд.
Ҷанбаи ҷолиби абзори MATLAB чист?
RIS Deployment Planning Tool ҳамчун як файли ягонаи RIS_Planning_Tool.m таҳия шудааст. Азбаски интерфейс аз ҷониби код ба таври барномавӣ сохта мешавад, барои кор кардани барнома MATLAB App Designer ё toolbox-и иловагӣ лозим нест.
Тибқи манбаъ, талаботи ҳадди ақал base MATLAB R2018b ё версияи навтар аст. Windows, macOS ва Linux дастгирӣ мешаванд.
Дар сатри фармони MATLAB:
RIS_Planning_Tool
фармон иҷро шавад, GUI кушода мешавад ва ба ҷойи нишон додани экрани холӣ бо шарти пешфарзии Highveld / moderate-turbulence аввалин ҳисобро худкор анҷом медиҳад.
Ҳисобҳо бо кадом функсияҳои MATLAB анҷом дода мешаванд?
Яке аз интихобҳои муҳими нармафзории кор бартараф кардани вобастагӣ аз бастаҳои иловагӣ, аз ҷумла Communications Toolbox мебошад. Муҳаррики таҳлилӣ бар функсияҳои base MATLAB сохта шудааст.
| Ҳисоб | Равиши MATLAB-и зикршуда дар манбаъ |
|---|---|
| Nakagami-m RF SNR CDF | gammainc |
| Тақсимоти Gamma–Gamma FSO | Интеграли ададии зичии бар besselk асосёфта бо integral |
| RIS дастгиришудаи hop-и аввал CLT CDF | erfc |
| Функсияи Gaussian Q | Ҳувияти erfc ба ҷойи toolbox-и иловагӣ |
| Иқтидори эргодикӣ | Adaptive quadrature |
| Миёнаи BER | Adaptive quadrature |
Ин сохтор нармафзорро аз лицензияҳои иловагии MATLAB toolbox мустақил мекунад, аммо фарзияҳои физикӣ ва эҳтимолии модели истифодашавандаро аз байн намебарад. Осон кор кардани коди ҳисобӣ маънои онро надорад, ки модели канал худкор саҳрои воқеиро дуруст ифода мекунад.
GUI аз кадом бахшҳо иборат аст?
Дар Шакли 1-и манбаъ ва экрани воқеии MATLAB GUI дар саҳифаи 3-и PDF барнома ба панҷ минтақаи асосии визуалӣ ҷудо шудааст. Панели чап ҳамаи воридотро дар бар мегирад. Дар қисми болоии марказӣ се графики tab-дор барои outage probability, ergodic capacity ва BER ҷойгир аст. Дар ҳар график системаҳои RF-only, hybrid-without-RIS ва RIS-assisted дар як меҳвар муқоиса мешаванд.
Панели поёнии марказӣ ба корбар ба ҷойи натиҷаҳои миёнаравии математикӣ хулосаи содакардашудаи link-budget медиҳад. Дар тарафи рости боло шаш қуттии натиҷа ва дар тарафи рости поён Zimbabwe terrain/season reference guide ҷой дорад. Бо ин роҳ корбар метавонад бидуни тарк кардани интерфейс бубинад, ки параметри Nakagami-m ё Gamma–Gamma-и интихобшуда кадом синфи саҳро/мавсимро ифода мекунад.
| field | value |
|---|---|
| title | Ҷараёни банақшагирии ҷойгиркунии RIS |
| subtitle | Занҷири банақшагирии ҷойгиркунӣ, ки навъи релеф, параметрҳои мавсимии канал, андозаи RIS, ҳадафҳои иҷро, натиҷаҳои таҳлилӣ ва арзёбии қобилияти иҷрои саҳроиро муттаҳид мекунад |
- 1. Синфи релефи Зимбабве интихоб шуда, параметри мувофиқи Nakagami-m таъин карда мешавад
- 2. Шароити атмосферии хушк, миёна ё боронӣ интихоб шуда, параметрҳои Gamma–Gamma α ва β муайян карда мешаванд
- 3. Шумораи унсурҳои инъикоскунанда дар доираи N = 1–100 интихоб шуда, модели канали бо дастгирии RIS аз нав ҳисоб мешавад
- 4. Меҳвари SNR, outage, BER, TX power ва solar output ворид шуда, маҳдудиятҳои ҷойгиркунӣ муайян карда мешаванд
- 5. COMPUTE RESULTS иҷро шуда, натиҷаҳои outage, иқтидори эргодикӣ ва BER ҳисоб карда мешаванд
- 6. Меъмориҳои алоқаи RF-only, non-RIS hybrid ва RIS-assisted hybrid якҷоя муқоиса мешаванд
- 7. SNR-и лозим, SNR saving, solar surplus ва N-и тавсияшаванда гузориш шуда, қобилияти иҷрои саҳроӣ арзёбӣ мешавад
- 8. Бо EXPORT REPORT гузориши матнии link-budget бо тамғаи вақт сохта мешавад
fidelity: source-faithful
source: Раванд ба меъмории MATLAB GUI ва ҷараёни кори нармафзории таҳқиқоти манбаъӣ асос ёфтааст.
Синфҳои релефи Зимбабве канали RF-ро чӣ гуна тағйир медиҳанд?
Интихоби релеф параметри fading-и Nakagami-m-ро барои пайвандҳои RF ба таври худкор муайян мекунад. Дар манбаъ панҷ синфи омода мавҷуд аст.
| Синфи релеф | Nakagami-m |
|---|---|
| Highveld plateau | 1,5 |
| Lowveld | 1,0 |
| Eastern Highlands | 0,5 |
| Open savanna | 2,0 |
| Line-of-sight | 3,0 |
Дар байни ин синфҳо арзиши m=0,5 барои Eastern Highlands шадидтарин ҳолати fading-ро ифода мекунад, дар ҳоле ки m=3,0 дар синфи line-of-sight паҳншавии мусоидтари RF-ро нишон медиҳад.
Аммо таҳқиқот намегӯяд, ки ин арзишҳо аз ченкуниҳои нави мустақими саҳроӣ дар ҳар нуқтаи Зимбабве гирифта шудаанд. Муаллифон равшан қайд мекунанд, ки мувофиқати релеф/мавсим аз таҳқиқоти нашршуда дар муҳитҳои монанд калибр шудааст ва маъракаи ченкунии дохили кишвар бояд дар оянда анҷом дода шавад.
Мавсимҳо чӣ гуна ба канали FSO интиқол дода мешаванд?
Турбулентнокии атмосферии пайванди FSO бо параметрҳои α ва β-и тақсимоти Gamma–Gamma ифода мешавад.
| Атмосфера/мавсим | α | β | Мувофиқати дар манбаъ додашуда |
|---|---|---|---|
| Weak turbulence | 11,6 | 10,1 | Мавсими хушк, май–сентябр |
| Moderate turbulence | 4,0 | 1,9 | Миёнаи солонаи Highveld |
| Strong turbulence | 4,2 | 1,4 | Мавсими боронӣ, октябр–апрел |
Бо ин мувофиқат корбар метавонад таҳлилро тавассути интихобҳои мавсимии аз ҷиҳати физикӣ фаҳмотар анҷом диҳад ва маҷбур нест параметрҳои α ва β-ро мустақим ворид кунад.
Воридоти пешфарз кадомҳоянд?
| Параметр | Арзиши пешфарз |
|---|---|
| Релеф | Highveld, m=1,5 |
| Атмосфера | Moderate, α=4,0; β=1,9 |
| Унсури RIS | N=50 |
| Ҳадди ақали SNR | −10 dB |
| Ҳадди максималии SNR | 30 dB |
| SNR threshold γth | 1, яъне 0 dB |
| Target outage | 1×10−3 |
| Target BER | 1×10−3, BPSK |
| Максимуми TX power | 20 dBm |
| Solar output | 50 W |
Нармафзор ба корбар кадом натиҷаҳоро медиҳад?
| Қуттии натиҷа | Маъно |
|---|---|
| SNR for outage target | Ҳадди ақали миёнаи SNR, ки outage probability-и муайяншударо иҷро мекунад |
| SNR for BER target | Ҳадди ақали миёнаи SNR, ки ҳадафи BPSK BER-ро иҷро мекунад |
| Capacity at mid-SNR | Иқтидори эргодикӣ дар нуқтаи миёнаи доираи интихобшудаи SNR |
| SNR saving (BER) | Фарқи SNR-и лозим дар ҳадафи BER байни non-RIS hybrid ва RIS-assisted system |
| Solar surplus | Қувваи офтобии озодшудаи тахминӣ аз ҳисоби кам шудани талаботи қувваи интиқол |
| Recommended N | Роҳнамои андозаи массиви RIS барои шароити интихобшуда |
Натиҷаи асосии мисоли Highveld чист?
Дар шароити Highveld, m=1,5 ва moderate-atmosphere, вақте ҳадафи BER дар 10−3 нигоҳ дошта мешавад, системаи N=50 бо дастгирии RIS тақрибан дар 11 dB миёнаи SNR ба ҳадаф мерасад. Муқоисаҳои non-RIS-и манбаъ тақрибан 18 dB талаб мекунанд.
Фарқ тақрибан 7 dB аст. Манбаъ онро бо тақрибан панҷ маротиба камтар қувваи интиқол, ба ибораи дигар тақрибан як панҷуми қувваи ибтидоӣ, алоқаманд мекунад.
Натиҷаи муҳимтар он аст, ки афзоиши пайвастаи шумораи унсурҳо ҳамон андоза фоида намедиҳад. Тибқи мақола, каҷҳои N=20 ва N=50 ба ҳам хеле наздик мешаванд, дар ҳоле ки N=5 танҳо чанд dB аз даст медиҳад. Муаллифон инро бо он шарҳ медиҳанд, ки hop-и дуюм ба bottleneck табдил меёбад ва барои Highveld диапазони тақрибан N=10–20 аз нуқтаи назари иқтисодӣ маънодортар мешавад.
Бо вуҷуди ин, манбаъ ҳамзамон меъёри санҷиши равиши CLT-и канали RIS-ро N≥20 нишон медиҳад. Аз ин рӯ, натиҷаҳои ададии массивҳои хурд, махсусан N=5, набояд бо ҳамон вазъи санҷишӣ мисли N≥20 арзёбӣ шаванд.
Чаро мисоли Eastern Highlands муҳим аст?
Ин мисол нишон медиҳад, ки нармафзор на танҳо ба саволи “RIS чӣ қадар фоида медиҳад?”, балки ба саволи “оё ин ҷойгиркунӣ амалан иҷрошаванда аст?” низ посух додан мехоҳад.
Конфигуратсияи истифодашуда дар Шакли 1-и манбаъ:
| Параметр | Мисоли Eastern Highlands |
|---|---|
| Релеф | Eastern Highlands |
| Nakagami-m | 0,5 |
| Мавсим | Мавсими хушк |
| Gamma–Gamma | α=11,6; β=10,1 |
| Унсури RIS | N=20 |
| SNR барои ҳадафи outage | 11,7 dB |
| SNR барои ҳадафи BER | 35,0 dB |
| Иқтидори mid-SNR | 1,89 bit/s/Hz |
| SNR saving | Дар GUI ҳамчун 0 dB нишон дода мешавад |
| Solar surplus | Дар GUI ҳамчун 0 W нишон дода мешавад |
Муаллифон талаботи 35,0 dB BER-ро берун аз буҷети қувваи саҳроии 20 dBm арзёбӣ мекунанд ва қайд мекунанд, ки нармафзор тарҳро ғайриқобили иҷро нишон медиҳад.
Дар ин ҷо аз ҷиҳати тафсири воҳидҳо бояд эҳтиёт кард: SNR бо dB дода мешавад, дар ҳоле ки қувваи фиристандаи саҳроӣ бо dBm ифода мешавад. Гарчанде муҳаррики link-budget-и нармафзор инҳоро дар доираи фарзияҳои система ба ҳам мепайвандад, ин мақолаи кӯтоҳи нармафзор ҳамаи аъзои миёнаравии гузариш аз SNR ба қувваи мутлақи transmit-power-ро бо муодилаҳои муфассал пешниҳод намекунад. Аз ин рӯ, 35 dB ва 20 dBm набояд ҳамчун ду бузургии мустақили физикӣ аз ҳам тарҳ карда шаванд; манбаъ онҳоро дар мантиқи мувофиқати ҷойгиркунии нармафзор бо ҳам алоқаманд мекунад.
Verianla Live: Ду мисоли ҷойгиркунӣ аз манбаъ
| Нишондиҳанда | Мисоли Highveld | Мисоли Eastern Highlands |
|---|---|---|
| Параметри fading-и RF | m=1,5 | m=0,5 |
| Унсури RIS | N=50 мисоли BER | N=20 |
| Ҳадафи BER | 10⁻³ | 10⁻³ |
| RIS-assisted BER target SNR | Тақрибан 11 dB | 35,0 dB |
| Муқоисаи non-RIS | Тақрибан 18 dB | Манбаъ дар ин мисол арзиши ҷудогона намедиҳад |
| Фоидаи SNR аз RIS | Тақрибан 7 dB | Дар GUI 0 dB |
| Тафсири ҷойгиркунӣ | Фоидаи RIS ва рафтори saturation | Тибқи манбаъ дар буҷети мавҷуда ғайриқобили иҷро |
Verianla Live: Арзишҳои Highveld ва Eastern Highlands аз ду бахши illustrative example-и таҳқиқоти манбаъ гирифта шудаанд. Арзишҳое, ки ҳамчун “тақрибан” гузориш шудаанд, тақрибӣ нигоҳ дошта шудаанд.
Solar surplus чӣ маъно дорад?
Агар RIS ҳамон ҳадафи BER-ро бо қувваи камтари интиқол иҷро кунад, дар як макони телекоммуникатсионии дурдаст, ки бо энергияи офтобӣ кор мекунад, қисми буҷети энергия метавонад аз фиристандаи алоқа ба дигар борҳо равона карда шавад. Нармафзор ин фарқи эҳтимолиро ҳамчун solar surplus гузориш медиҳад.
Манбаъ мисол меорад, ки ин қувваи изофӣ метавонад дар сатҳи ҷомеа ба равшанидиҳӣ ё насосҳои об равона шавад. Ин сарфаи ченшуда дар озмоиши воқеии энергияи саҳроӣ нест; нишондиҳандаи банақшагирӣ аст, ки аз натиҷаҳои таҳлилии link-budget ҳосил шудааст.
Барои Тоҷикистон чӣ гуна хондан лозим?
Меъмории нармафзор танҳо ба Зимбабве маҳдуд нест; аммо параметрҳои омодаи релеф ва мавсим барои Зимбабве муайян шудаанд. Манбаъ қайд мекунад, ки мутобиқсозӣ ба кишвари дигари ҷануби Саҳара тавассути иваз кардани ду ҷадвали харитабандии параметрҳо бо арзишҳои маҳаллӣ имконпазир аст.
Барои Тоҷикистон низ ҳамин мантиқ татбиқ мешавад, аммо синфҳои мавҷудаи Highveld, Lowveld ё Eastern Highlands набояд бевосита истифода шаванд. Дар тарафи RF, хосиятҳои воқеии Nakagami-m ё fading-и ҳамарзиши минтақаи деҳотии ҳадаф, ва дар тарафи FSO параметрҳои Gamma–Gamma, ки туман, аэрозол, намӣ ва шароити турбулентнокии маҳаллиро ифода мекунанд, бояд алоҳида муайян карда шаванд. Ин таҳқиқот параметрҳои канали ченшуда барои Тоҷикистонро пешниҳод намекунад.
Таҳқиқот чӣ мегӯяд ва чӣ намегӯяд?
| Он чизе, ки манбаъ дастгирӣ мекунад | Он чизе, ки манбаъ дастгирӣ намекунад |
|---|---|
| Абзори MATLAB метавонад outage, capacity ва BER-и се конфигуратсияи алоқаро муқоиса кунад. | Нишон дода нашудааст, ки RIS дар ҳамаи шабакаҳои воқеии деҳотӣ ҳамон фоидаи 7–8 dB медиҳад. |
| Дар мисоли Highveld тақрибан 7 dB бартарии SNR барои ҳадафи BER гузориш шудааст. | Ин арзиш дар ҳамин мақолаи нармафзор бо ченкунии воқеии саҳроӣ дар Зимбабве тасдиқ нашудааст. |
| Интихоби релеф ва мавсим ба параметрҳои тақсимоти канал пайваст мешавад. | Исбот нашудааст, ки параметрҳои омода тамоми минтақаҳои Зимбабверо комилан намояндагӣ мекунанд. |
| Гузориш шудааст, ки натиҷаҳои таҳлилӣ дар кори ҳамроҳ бо симулятсияҳои Monte Carlo дар доираи муайян мувофиқанд. | Ифодаи %4 ҳадди универсалии хато барои ҳамаи SNR, N ва шароити воқеии канал нест. |
| Нишон дода мешавад, ки дар шумораи унсурҳои RIS saturation-и иҷро пайдо шуда метавонад. | Хулоса кардан мумкин нест, ки унсурҳои бештари RIS дар ҳама шароит аз ҷиҳати иқтисодӣ нолозиманд. |
| Нармафзор метавонад вариантҳои link-budget-и ғайриқобили иҷро менамударо нишон диҳад. | Он иҷозатнома, нигоҳдорӣ, ҳамоҳангсозии оптикӣ ва эътимоднокии саҳроии ҷойгиркунии воқеиро тасдиқ намекунад. |
Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот
Се конфигуратсияи алоқаи таҳлилшуда
| Конфигуратсия | Нақш |
|---|---|
| RF-only | Системаи муқоисавии танҳо RF |
| Hybrid without RIS | Системаи муқоисавии гибридии RF/FSO бе RIS |
| RIS-assisted hybrid | Системаи пешниҳодшудаи гибридии RF/FSO бо дастгирии RIS |
Меъёрҳои асосии иҷро
| Меъёр | Чиро чен мекунад? |
|---|---|
| Outage probability | Эҳтимоли поён рафтани SNR аз остонаи муайяншуда |
| Ergodic capacity | Иқтидори миёнаи спектралӣ дар шароити тағйирёбандаи канал |
| Average BER | Миёнаи bit error rate барои BPSK |
| Required SNR | Миёнаи SNR, ки аввал ҳадафи корбарро иҷро мекунад |
| SNR saving | Фарқи SNR-и лозим байни системаи гибридии бо RIS ва бе RIS |
Санҷиши Monte Carlo дар кадом доира аст?
Манбаъ гузориш медиҳад, ки ифодаҳои ҳисобкардаи нармафзор дар кори таҳлилии ҳамроҳ бо симулятсияи Monte Carlo санҷида шудаанд.
| Унсури санҷиш | Доираи дар манбаъ додашуда |
|---|---|
| Реализатсияҳои канал | 105 барои ҳар нуқтаи SNR |
| Нуқтаҳои интихобшуда | 106 реализатсияи канал |
| Random seed | Барои такрорпазирӣ собит |
| Ҳадди хатои Nakagami-m CDF | Камтар аз %0,31 |
| Омори намунавии Gamma–Gamma | Дар ҳудуди %0,5 назария |
| Минтақаи санҷиши RIS CLT | N ≥ 20 |
| Мутобиқати composite outage | Байни −10 ва +12 dB дар ҳудуди %4 аз симулятсия |
Муҳимтарин ҳадди илмӣ дар ин ҷо он аст, ки арзиши %4 танҳо барои доираи санҷиши дар манбаъ зикршуда эътибор дорад. Он ки интерфейси корбар графикро байни −10 ва +30 dB мекашад, маънои онро надорад, ки тамоми ин диапазон бо ҳамон ҳадди хатои Monte Carlo санҷида шудааст.
Чаро saturation дар шумораи унсурҳои RIS ба вуҷуд меояд?
Тибқи манбаъ, бо зиёд шудани шумораи унсурҳои RIS hop-и аввал қавитар мешавад; аммо баъд аз нуқтаи муайян қисми минбаъдаи пайванд ба bottleneck-и асосии система табдил меёбад. Аз ин рӯ, фоидаи маржиналии зиёд кардани шумораи унсурҳои RIS кам мешавад.
Наздик шудани натиҷаҳои N=20 ва N=50 дар мисоли Highveld намунаи визуалии ҳамин механизм дар интерфейси нармафзор аст. Дар нақли умумии манбаъ saturation-и иҷро тақрибан баъд аз 10–20 унсури RIS пайдо шуда метавонад.
Чаро Eastern Highlands хеле душвортар аст?
Параметри Nakagami m=0,5, ки барои Eastern Highlands истифода мешавад, ҳолати fading-и шадидро ифода мекунад. Ҳатто агар мавсими хушк дар тарафи FSO режими мусоидтарини атмосфераро бо turbulence-и заиф пешниҳод кунад, ҷаримаи ҷиддии fading дар канали RF метавонад SNR-и лозим барои ҳадафи BER-ро хеле баланд кунад.
Манбаъ ин мисолро барои нишон додани он истифода мебарад, ки танҳо хуб будани ҳаво барои наҷот додани тамоми пайванди гибридӣ кофӣ нест. Аз роҳҳои пешниҳодшудаи ҳалли масъала гузаштан ба массиви калонтари RIS, ҷустуҷӯи ҷойи баландтар бо шароити мусоидтари паҳншавӣ ё тағйир додани ҳадафи иҷрои хизматрасонӣ мебошанд.
Системаи гузоришдиҳии нармафзор
Тугмаи EXPORT REPORT файли тамғаи вақтдорро дар шакли зерин месозад:
RIS_Planning_Report_YYYYMMDD_HHMMSS.txt
Дар гузориш аввал хулосаи link-budget-и дар экран намоишдодашуда, баъд ҷадвали ададии outage probability, ergodic capacity ва BER барои ҳар нуқтаи SNR дар доираи интихобшуда ҷойгир мешавад.
Манбаъ ин формати баромадро ҳамчун ҳуҷҷате муносиб барои равандҳои амалии муҳандисӣ, аз ҷумла парвандаҳои харид ва баррасиҳои тарҳ, тавсиф мекунад.
Фарзияҳо ва маҳдудиятҳои асосии модел
| Фарзия / маҳдудият | Таъсири илмӣ |
|---|---|
| Perfect channel state information | Хатоҳои воқеии баҳодиҳии CSI метавонанд фоидаи RIS-ро кам кунанд. |
| Ideal decode-and-forward relay | Нокомилиҳои сахтафзори релеи воқеӣ модел карда намешаванд. |
| Phase quantisation нест | Ҳалли маҳдуди фазаи RIS-и воқеӣ ба ҳисоб гирифта намешавад. |
| Mutual coupling нест | Таъсири мутақобилаи электромагнитии унсурҳои RIS модел карда намешавад. |
| FSO pointing error нест | Хатоҳои воқеии ҳамоҳангсозии оптикӣ дар ҳисобҳои иҷро вуҷуд надоранд. |
| Маъракаи ченкунии маҳаллӣ ҳанӯз нест | Мувофиқатҳои релеф/мавсим ба маълумоти нашршуда аз муҳитҳои монанд асос ёфтаанд. |
Аз сабаби ин фарзияҳо манбаъ натиҷаҳои нармафзорро ҳамчун best-case link budgets тавсиф мекунад. Хусусан гуфта мешавад, ки баҳодиҳии номукаммали канал метавонад қисми назарраси фоидаи назариявии 7–8 dB-ро аз байн барад.
Рушдҳои оянда
Манбаъ барои оянда илова кардани margin-и бехатарӣ барои imperfect-CSI, режими multi-RIS дар минтақаҳои баланд, ворид кардани параметрҳои канал аз ченкунии воқеӣ, MATLAB App packaging ва барномаи компилятсияшудаи standalone-ро, ки бе лицензияи MATLAB кор карда метавонад, ба нақша мегирад.
Инҳо хусусиятҳои тасдиқшудаи версияи ҷории v1.0.0 нестанд; ҳадафҳои рушди ояндаи муаллифон мебошанд.
Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул
Номи пурраи асари аслӣ: A MATLAB-Based Deployment Planning Tool for RIS-Assisted Hybrid RF/FSO Communication Systems in Rural Zimbabwe
Муаллифон ва тартиби аслӣ: Tinotenda Mzembi; Munyaradzi Charles Rushambwa.
Муаллифи масъул: Tinotenda Mzembi.
Ҳаммуаллифии баробар/саҳми баробар: Дар кори боршуда изҳороти ҳаммуаллифии баробар ё саҳми баробар вуҷуд надорад.
Муассиса: Department of Electronic Engineering, School of Engineering and Technology, Harare Institute of Technology, Harare, Zimbabwe.
Навъи манбаъ: Нармафзори илмии MATLAB-асос, моделсозии системаи алоқа ва таҳқиқоти банақшагирии ҷойгиркунӣ.
Вазъи нашр: Ин кор preprint-и аз арзёбии ҳамтоён нагузашта мебошад; натиҷаҳо бояд бо назардошти ҳамин маҳдудият хонда шаванд.
Платформа: SSRN.
Сол: 2026.
Рақами SSRN abstract: 7166813.
DOI: 10.2139/ssrn.7166813.
Маҷалла: Барои версияи боршуда нашри тасдиқшудаи маҷаллаи рецензияшуда вуҷуд надорад.
Пайванди расмии preprint: https://ssrn.com/abstract=7166813
Номи нармафзор: RIS Deployment Planning Tool.
Версияи нармафзор: v1.0.0.
Файли асосӣ: RIS_Planning_Tool.m.
Забон/муҳити барномасозӣ: MATLAB.
Талаботи ҳадди ақал: Base MATLAB R2018b ё версияи навтар.
Toolbox-и иловагӣ: Талаб намешавад.
Системаи оператсионӣ: Windows, macOS ё Linux.
Литсензия: MIT License.
Назорати версия: Git.
Анбори коди манбаъ: https://github.com/tmzembi/RIS-Planning-Tool
Санҷиши асосӣ: Ифодаҳои таҳлилии истифодашавандаи нармафзор дар кори ҳамроҳ бо истифода аз 105 реализатсияи канали Monte Carlo барои ҳар нуқтаи SNR ва 106 реализатсия дар нуқтаҳои интихобшуда муқоиса шудаанд. Барои ифодаи composite end-to-end outage манбаъ дар диапазони −10 то +12 dB мувофиқати дар ҳудуди %4-ро гузориш медиҳад.
Ҳади санҷиши CLT: Равиши central-limit-theorem-и RIS cascaded-channel тибқи меъёри skewness-и дар манбаъ зикршуда барои N≥20 эътибор дорад. Қабул кардани N=1–100 аз ҷониби интерфейси корбар маънои онро надорад, ки минтақаи N<20 бо ҳамон вазъи санҷишӣ мебошад.
Фарзияҳои модел: Perfect CSI, ideal decode-and-forward relaying, ideal RIS phase behaviour, нодида гирифтани mutual coupling ва набудани FSO pointing error.
Санҷиши саҳроӣ: Ин таҳқиқоти нармафзор ченкуниҳои нави канали саҳроӣ дар Зимбабверо пешниҳод намекунад. Қайд мешавад, ки мувофиқати релеф ва мавсим аз муҳитҳои нашршудаи монанд калибр шудааст ва маъракаи ченкунии дохили кишвар дар оянда ба нақша гирифта шудааст.
Манбаи алоқаманд: Рисолаи M.Tech-и соли 2026-и Tinotenda Mzembi бо номи “Design, Modelling, and Performance Optimisation of a RIS-Assisted Hybrid RF/FSO Communication System for Reliable Rural Connectivity in Zimbabwe” ҳамчун яке аз манбаъҳои асосии чаҳорчӯбаи таҳлилӣ нишон дода шудааст.
Companion manuscript: Манбаъ инчунин companion manuscript-и соли 2026-и Tinotenda Mzembi ва Munyaradzi Charles Rushambwa бо номи “Performance analysis of RIS-assisted hybrid RF/FSO communication systems over Nakagami-m and Gamma–Gamma channels with decode-and-forward relaying”-ро истинод мекунад.
Acknowledgements: Қайд мешавад, ки кор дар доираи барномаи Master of Technology-и Telecommunications and Wireless Systems дар Harare Institute of Technology анҷом дода шудааст.
Ихтилофи манфиатҳо: Муаллифон изҳор мекунанд, ки манфиати молиявӣ ё муносибати шахсии маълум, ки метавонад ба таҳқиқот таъсир расонад, вуҷуд надорад.
Изҳороти зеҳни сунъии тавлидӣ: Муаллифон мегӯянд, ки ҳангоми омодасозии мақола барои кӯмаки draft ва formatting аз Claude (Anthropic) истифода кардаанд, сипас матнро бозбинӣ ва таҳрир намудаанд ва барои муҳтавои нашршуда пурра масъуланд.
CRediT/саҳми муаллифон: Дар кори боршуда изҳороти ҷудогонаи CRediT authorship contribution statement вуҷуд надорад.
Ҳади тафсири илмӣ: Нармафзор санҷиши end-to-end-и инфрасохтори воқеии телекоммуникатсионии саҳроиро пешниҳод намекунад. Натиҷаҳои гузоришшудаи SNR, BER, outage, solar-surplus ва array-size дар доираи моделҳои таҳлилии канал ва фарзияҳои параметрӣ ба даст оварда шудаанд.
Ҳади муҳтавои илмӣ: Усул, меъмории нармафзор, параметрҳои канал, сенарияҳои намунавӣ, ҳудудҳои санҷиш ва натиҷаҳои ададӣ дар ин мақолаи Verianla ба кори боршуда асос ёфтаанд. Санҷиши беруна танҳо барои тасдиқи ҳувияти библиографӣ, DOI, вазъи preprint ва дастрасии анбори нармафзор истифода шудааст; натиҷаи нави иҷро, ки дар манбаъ набошад, илова нашудааст.
Шарҳ гузоред
Нишонии почтаи электронии шумо нашр намешавад. Майдонҳои ҳатмӣ бо * нишон дода шудаанд