ON THE BEAMFORMING OF MASSIVE MIMO COMMUNICATION SYSTEMS. PhD thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF (PhD Thesis) KFUPM_Thesis_desertation_PhD_Ahmed_Khalifi 24 June 2025 Final.pdf - Submitted Version Restricted to Repository staff only until 24 June 2026. Download (1MB)

Arabic Abstract

أخرجت هذه الرسالة نظام جديد وطريقة جديدة للتغلب على صعاب بعضها موجود والبعض الأخر سيظهر عند استخدام الترددات العالية. حسب اطلاعنا وبحثنا ما وجدنا فيما وجدناه بحث مقارب لحل هذه الأنواع من المشاكل في الدراسات البحثية المنشورة. تعد مشكلة خسارة طاقة الإشارة اللاسلكية في الترددات العالية احد ابرز التحديات المستقبلية والحل الكامن بين أيدينا هو زيادة عدد الهوائيات في جهاز المستقبل. بالرغم من أن هذا الحل يحقق المطلوب إلا ان له أثار سلبية مثل تقليل عدد المستفيدين من النظام اللاسلكي وأيضا" تقليل جودة قياس حالة القنوات اللاسلكية يتمثل النظام الجديد في تقديم فكرة الهوائيات المساعدة التي تختلف عن الهوائيات التقليدية في كونها لا تتطلب إشارة تعريف خاصة بها. هذا النوع مكن جهاز المستقبل من استقبال مزيد من طاقة الإشارة دون التقليل من جودة قياس القنوات اللاسلكية او تقليل سعة النظام من حيث خدمة إعداد المستفيدين. الهوائيات الجديدة تعمل بصمت ولا تتطلب تغيير في أنظمة الاتصالات الحالية. يتم إضافة هذه الهوائيات الجديدة الي جهاز المستخدم بدون علم المرسل ولا تغيير طرق التحكم والتواصل وتتطلب جهد بسيط كدائرة كهربائية متواضعة قليلة الجهد والحمل على جهاز الاستقبال. اتضح فيما بعد ان هذا النظام الجديد له تطبيقات اكثر مما اعتقدنا في البداية وقد يجد طريقه لكثير من أنظمة الاتصالات اللاسلكية مثل الاتصالات الخلوية (القديمة والحديثة) وشبكات الاتصالات اللاسلكية المحلية بغض النظر عن التردد للإشارات او طريقة توجيهها. تمت كذلك دراسة سلوك مصفوفات القنوات اللاسلكية في النطاق القريب وتم إعطاء نظرة من وجه نظر الجبر الخطي عن إمكانية وجود مصفوفات ذات رتبة عالية عند العمل في النطاق القريب للاتصالات. أخيرا" تم تقديم طريقة جديدة للاتصالات بين الهوائيات الكبيرة – خط البصر - وهذا كان مستحيل فيما قبل لصغر قيمة الزاوية بين الإشارات، ولكن الطريقة الجديدة قدمت حلا" لذلك وفتحت الباب لهذا النوع من الاتصالات.

English Abstract

In this thesis, a new scheme is proposed to address the need to substitute for highpath losses in high-frequency bands. One traditional solution is to add more antennas to the receiver in order to collect more power from the received signal. However, this solution has negative consequences, such as decreasing the wireless system usercapacity and degrading channel estimation quality. Auxiliary antennas are the proposed concept, and they create a new scheme that contributes to substituting power losses, while eliminating the aforementioned negative consequences. The main purpose of this scheme is to use a single pilot sequence for a multiantenna device instead of a different pilot sequence for each antenna. The second contribution is to validate, from a linear algebraic perspective, that the LOS channel matrix can support multidata streams in the near-field region. This was validated by simulating the singular-value behavior of the LOS channel matrix while moving from the far-field to the near-field region. The outcomes were consistent with expectations from the electromagnetic and communication theories. Finally, a new algorithm is proposed to enable communication between two antenna arrays in a line-of-sight scenario. The true stopper of this type of communication is phase delay, which has a small value. It is difficult to estimate such small values with high quality. One traditional solution is to use a directional antenna or wired link instead of an antenna array. Opening the door to leverage the use of antenna arrays in this type of communication will benefit from scalability.

Item Type:	Thesis (PhD)
Subjects:	Electrical
Department:	College of Engineering and Physics > Electrical Engineering
Committee Advisor:	Zerguine, Azzedine Mohamed Ali
Committee Co-Advisor:	Muqaibel, Ali Hussein
Committee Members:	Deriche, Mohamed and Alahmadi, Saad Mohammed and Alghadhban, Samir Nasser
Depositing User:	AHMED KHALIFI (g201003120)
Date Deposited:	26 Jun 2025 12:06
Last Modified:	26 Jun 2025 12:06
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/143577