University of Khartoum

Investigations on the In-Band Full Duplexing Technique:The Significance of Array Geometries in Antenna Cancellation Level

Investigations on the In-Band Full Duplexing Technique:The Significance of Array Geometries in Antenna Cancellation Level

Show simple item record

dc.contributor.advisor Mohammed Ali Hammad Abbas en_US
dc.contributor.author Elsanousi, Geili Tawfieg Abdalla
dc.contributor.other Electrical and Electronics Engineering en_US
dc.date 2017-03
dc.date.accessioned 2017-08-29T10:35:17Z
dc.date.available 2017-08-29T10:35:17Z
dc.date.submitted 2017
dc.identifier.uri http://khartoumspace.uofk.edu/123456789/25555
dc.description.abstract This research investigated one of the In-band Full Duplexing (IBFD) techniques. IBFD is a class of enabling technologies introduced among the essential 5G featured technologies. IBFD techniques act on enabling the transceiving system to receive far field signals without separating the transmission process in any domain (frequency, time, code or spatial domains). This is attained through annihilation of looped self (transmission) signal before or within the receiver chain. IBFD has a collection of methods and algorithms over the system blocks. Antenna Cancellation Technique (ACT) is one of the early used front-end IBFD techniques. In IBFD theory progress, ACT was considered obsolete due to size, range, and bandwidth limitations whereas current IBFD antenna techniques failed to combine Multi-Element Antenna (MEA) benefits within IBFD systems. Herein, the ACT in MEA arrays was particularly investigated resulting in IBFD-oriented solutions to overcome previous ACT limitations. The research led to a strong evidence of a close relation between symmetry of antenna array geometries and the mathematical (group) symmetry entailing the differences between phases of the self looped waves. In essence, this implied that certain geometric symmetries of transmitting antenna arrays cause occurrences of antenna cancellation effect in their vicinity i.e. the presence of null points useable as IBFD receive points. To validate this, the Hexagonal Star Array (HSA) geometry was selected as a study case. In HSA geometry, the cyclic nature of waves allows this behaviour to repeat at HSA structures designed using multiples of the operating frequency (wavelengths). This implied feasible enhancements on range and bandwidth for the same IBFD points. The basic HSA was used as a seed geometry to develop Formal Multi-layered HSA (FM-HSA) which enhances range and Composite Multi-layered HSA (CM-HSA) which enhances the receive bandwidth. The HSA geometry was also usable in 2D chains and 3D connected geometries which enabled multiplicity of IBFD receive points. This was developed through directional isolation methods. This thesis followed an analytic approach complemented with empirical experimentation methods on the selected HSA geometry and its variants the FM-HSA and CM-HSA. The experimental approach focused on Computer Simulation Technology-Microwave Studio (CST-MS) as a simulation software engine and related computer simulations of the antenna radiations and the resultant electromagnetic fields. The empirical experiments conformed to the analytic inferences and validated the conclusions of this research. en_US
dc.language.iso en en_US
dc.publisher University of Khartoum en_US
dc.subject full duplexing technique;array geometries;antenna cancellation level en_US
dc.title Investigations on the In-Band Full Duplexing Technique:The Significance of Array Geometries in Antenna Cancellation Level en_US
dc.type Thesis en_US
dc.Degree Ph.D en_US
dc.Faculty Engineering en_US
dc.description.arabic-abstract هذا البحث ركز على إحدى تقنيات الاتصال كامل الازدواج في نفس القناة (IBFD). الإتصال كامل الازدواج هو نوع من تقنيات التمكين التي أضيفت إلى تقنيات الجيل الخامس الأساسية المتميزة. يعمل الإتصال كامل الإزدواج على تمكين أجهزة الإرسال/الاستقبال من استقبال إشارات الحقل البعيدة بدون فصل عملية الإرسال في أي نطاق مستخدم (نطاق ترددي, زمني, تشفيري أوحيزي) ويتم هذا باستنزاف إشارة النفس (الإرسال) قبل أو داخل متسلسلة الاستقبال. يتضمن الإتصال كامل الإزدواج مجموعة من الطرق و اللوغاريثميات تستخدم عبر وحدات نظم الإتصالات. تقنية الإلغاء في الهوائي (ACT) هي واحدة من أولى تقنيات الإتصال كامل الإزدواج المستخدمة في مقدمة-أخر تسلسل التردد الراديوي. في تطور نظرية الإتصال كامل الإزدواج أعتبرت تقنية الإلغاء في الهوائي غير فاعلة نسبة لحجم التصميم, مدى البث, و سعة قنوات التواصل بينما تعجز تقنيات الهوائيات المستخدمه في نظم الأتصال كامل الإزدواج الراهنة عن تضمين فوائد تعددية الهوائيات (MEA) في هذه النظم. هنا ركز البحث على تقنية الإلغاء الهوائي في المصفوفات متعددة الهوائيات وانتج حلولا في إطار الإتصال كامل الإزدواج لمعالجة مساوئ نظم الإلغاء في الهوائي السابقه. قاد البحث إلى أدلة قوية بوجود علاقة وثيقة بين تناسق الهيئة الهندسية لمصفوفات الهوائيات وتناسق المجموعة الرياضية المحتوية على الفروقات بين تزامنات إشارات موجات النفس (الإرسال) المنعكسة. في جوهره؛ هذا يعني أن هناك تحديدا منظومات هندسية متناسقة لهيئة مصفوفات هوائيات الإرسال, تحدث تأثير إلغاء موجات الهوائيات بعضها بعضا في محيط هذه المصفوفات, وبالتالي تؤدي إلى إيجاد نقاط فناء يمكن استخدامها كنقاط استقبال في نظم الإتصال كامل الإزدواج. لاثبات هذا معمليا اختيرت مصفوفة النجمة السداسية (HSA) كحالة دراسية. في هندسة مصفوفة النجمة السداسية، طبيعة الموجات الدائرية تسمح لهذا التاثير (الإلغاء في الهوائي) ان يعيد نفسه في مصفوفات نجمات سداسية مصممه على ابعاد قيمتها الرياضيه مضاعفات من تردد التشغيل (مضاعفات من طول الموج). يؤدي هذا إلى تحسينات متوقعه في في مدى البث وسعة الارسال لنفس نقاط استقبال الإتصال كامل الإزدواج. عليه فقد أستخدمت مصفوفة النجمة السداسية الاساسية كنواة لبناء مصفوفات نجمات سداسية متعددة الطبقات تقليدية (FM-HSA) والتى عملت على تحسين مدى البث ومصفوفات نجمات سداسية متعددة الطبقات مركبة (CM-HSA) والتى عملت على تحسين سعة الاستقبال. مصفوفة النجمه السداسيه ايضا قابله للاستخدام في تسلسات ثنائية الابعاد واشكال هندسية متصلة ثلاثية الابعاد تمكن تعدد نقاط الاستقبال للاتصالات كاملة الإزدواج وطورت هذه التقنية هنا باستخدام طرق العزل الهوائي. اتبعت هذه الرساله نهجا تحليليا وأكمل بطرق معملية تجريبية على حالات الدراسة المختارة وهي مصفوفة النجمة السداسية ومشتقاتها مصفوفات نجمات سداسية متعددة الطبقات التقليدية و مصفوفات نجمات سداسية متعددة الطبقات المركبة. النهج المعملي ركز على استخدام برنامج استديو الموجات القصيرة (CST-MS) كمحرك نمذجة وتمثيل لإشعاعات الهوائيات والحقول الكهرومغناطيسية الناتجة. النتائج المعملية التجريبية أكدت استنباطات النهج التحليلي وأثبتت إستنتاجات هذا البحث en_US

Files in this item

Files Size Format View

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Share

Search DSpace


Browse

My Account