Fast array analysis using parallelised domain decomposition methods
Date
2020-12
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Stellenbosch : Stellenbosch University
Abstract
ENGLISH ABSTRACT: The requirements for antennae increase daily and as such, antenna arrays are
used to meet them. These arrays are often large, consisting of hundreds of
antennae, and typically require multiple simulations for optimisation. Due to
the computational requirements needed for these runs, it is necessary to apply
specialised methods in order to reduce runtime while maintaining accuracy. In
this thesis, three domain decomposition techniques based on the Method of
Moments (MoM), namely, the Characteristic Basis Function Method (CBFM),
the Domain Green's Function Method (DGFM) and the Improved Domain
Green's Function Method (i-DGFM) will be investigated and implemented.
These techniques will then be parallelised using shared and distributed high
performance computing methods such as Open Multi Processing (OpenMP)
and Message Passing Interface (MPI). In addition, implementation and parallelisation will also be performed for a Graphical Processing Unit (GPU).
AFRIKAANSE OPSOMMING: Die vereiste vir groot antenna samestellings neem daagliks toe. Hierdie groot samestelling bestaan uit honderde antennas en benodig tipies verskeie simulasies vir optimering doeleindes. Weens the verwerkingsvereistes wat hiervoor benodig word, is dit nodig om spesialis metodes in te span om sodoende the looptyd te verminder, terwyl die akkuraatheid van die oplossing behoue bly. In hierdie tesis word drie gebied ontbindings metodes ondersoek wat almal onderliggend op die Moment Metode (MoM) baseer is, naamlik die Karakteristieke Basis Funksie Metode (KBFM), the Gebied Green's Funksie Metode (GGFM) en die Verbeterde Gebied Green's Funksie Metode (v-GGFM). Hierdie tegnieke word geparalleliseer deur middel van gedeelde en verspreide hoà spoed verwerking tegnieke soos oop multi ververking (OpenMP) en boodskap deel koppelvlak (MPI). Addisioneel word die parallelisering deur middel van 'n Grafiese Verwerker (GPU) ook ondersoek.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Die vereiste vir groot antenna samestellings neem daagliks toe. Hierdie groot samestelling bestaan uit honderde antennas en benodig tipies verskeie simulasies vir optimering doeleindes. Weens the verwerkingsvereistes wat hiervoor benodig word, is dit nodig om spesialis metodes in te span om sodoende the looptyd te verminder, terwyl die akkuraatheid van die oplossing behoue bly. In hierdie tesis word drie gebied ontbindings metodes ondersoek wat almal onderliggend op die Moment Metode (MoM) baseer is, naamlik die Karakteristieke Basis Funksie Metode (KBFM), the Gebied Green's Funksie Metode (GGFM) en die Verbeterde Gebied Green's Funksie Metode (v-GGFM). Hierdie tegnieke word geparalleliseer deur middel van gedeelde en verspreide hoà spoed verwerking tegnieke soos oop multi ververking (OpenMP) en boodskap deel koppelvlak (MPI). Addisioneel word die parallelisering deur middel van 'n Grafiese Verwerker (GPU) ook ondersoek.
Description
Thesis (MScEng)--Stellenbosch University, 2020.
Keywords
Parallelised domain decomposition, UCTD, Antenna arrays -- Analysis, Message passing interface, GPUs (Graphics processing units)