Çöz ve Aktar İşbirlikli İletişim Teknikleri Kullanan Serpiştirme Bölmeli Çoklu Erişim Sistemlerinin Performans Analizi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Erciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2018
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Mehmet Bilim
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Ibrahim DEVELİ
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Atlamalı ve işbirlikli haberleşme sistemleri son zamanlarda kablosuz haberleşme sistemlerinde büyük önem kazanmış bir konudur. Bu haberleşme sistemleri ile kaynak-hedef arasındaki iletimin devamlılığı veya kalitesi arttırılmaktadır. Farklı iletişim sistemleri ile karşılaştırılırsa, atlamalı ve işbirlikli sistemlerin sağladığı en büyük avantaj bu sistemler için yeni bir aygıt veya cihaza gerek duyulmamasıdır. Çünkü sistemde mevcut olan kullanıcılar birbirlerine röle görevi yapmaktadır. Atlamalı ve işbirlikli sistemler rölenin yaptığı işleme göre temel olarak ikiye ayrılmaktadır. Bunlar; kuvvetlendir-ve-aktar (AF) ile çöz-ve-aktar (DF) olarak adlandırılmaktadır. DF yönteminde röle, kaynaktan aldığı işareti bir kestirimle çözerek hedefe iletir. AF yönteminde ise röle, kaynaktan aldığı işareti kuvvetlendirerek hedefe iletir. Fakat bu yöntemde röle, kanaldan alınan işaretin gürültüden etkilenmiş halini kuvvetlendirdiği için DF yöntemine göre dezavantajlı durumdadır. Bu sebeple, bu tez çalışmasında DF yöntemi tercih edilmiştir. Kablosuz haberleşme teknolojileri iletim hızının arttırılması, bilgi iletimindeki hata oranının düşürülmesi, enerji ve bant verimliliğinin arttırılması gibi talepleri karşılamak için gün geçtikçe gelişmektedir. Bu sebeple, 5. nesil (5th generation) hücresel iletişim teknolojileri popüler bir hale gelmekte ve yoğun bir şekilde bu konuya yönelik çalışmalar yapılmaktadır. Bütün bu gelişmelere paralel olarak, artan bu talepleri karşılamak için hali hazırda kullanılan sistemleri de bu doğrultuda geliştirmek doğru bir adım olmaktadır. Bu nedenle, kod bölmeli çoklu erişim sistemindeki olumsuzlukları gidermek için yeni bir yayılı spektrum çoklu erişim modeli olan serpiştirme bölmeli çoklu erişim (IDMA) tekniği geliştirilmiştir. İşbirlikli iletim tekniklerini çok kullanıcılı haberleşme sistemlerinden olan IDMA sistemleri ile birlikte kullanılması sistem başarımını daha da arttıracaktır. Bu sayede IDMA sistemlerinin kullanımı daha cazip hale gelecektir. Bu sebeple bu tez çalışmasında, daha önce avantajları belirtilen işbirlikli iletişim sistemleri ile IDMA sistemlerinin birlikte kullanılması hedeflenmiştir. Bu tez çalışmasında, öncelikle atlamalı DF iletim tekniğini kullanan bir veya birden fazla röleye sahip IDMA sistemlerinin bit hata oranı (BER) başarımları Weibull sönümlenmeli kanallarda analiz edilmiştir. Ardından, işbirlikli DF yöntemini kullanan IDMA sistemlerinin yine aynı kanal şartlarındaki başarımlarına yönelik çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Sözü edilen DF atlamalı ve işbirlikli (tek röleli veya birden fazla röleli) sistemlerin Weibull sönümlü kanal şartları altında, bir başka başarım ölçütü olan servis dışı kalma olasılığı ( ) ifadeleri türetilerek başarım analizleri yapılmıştır. Bu kısımda yapılan analizler moment çıkaran fonksiyon yöntemine dayalı olarak gerçekleştirilmiştir. Tez çalışmasının özgünlüğünün artırılması için, DF atlamalı ve işbirlikli (tek röleli ve birden fazla röleli) IDMA sistemlerinin çok yollu Nakagami-m sönümlü kanallarda bit hata olasılığı (BEP) ifadeleri elde edilerek hata başarım analizleri yapılmıştır. Nakagami-m sönümlü kanal modeli, Weibull sönümlü kanal yapısına benzer bir model olup, analitik incelemelerde Nakagami-m kanalına ait olasılık yoğunluk fonksiyonu ifadesi kullanılmıştır. Bu sayede, DF atlamalı ve işbirlikli (tek röleli ve birden fazla röleli) IDMA sistemlerinin çok yollu Nakagami-m sönümlü kanal şartları altında, kapalı formda BEP ifadeleri elde edilmiştir. Tez çalışmasının son kısmında ise, atlamalı ve işbirlikli DF IDMA sistemlerinin Rayleigh/Weibull asimetrik sönümlü kanallardaki ve BEP başarım analizleri için sistem karmaşıklığı açısından avantaja sahip olan en iyi röle seçimi tekniği kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Bu analizlere ek olarak asimptotik ifadeler de türetilmiştir. Bütün analizlerde türetilen analitik ifadelerin doğruluğu literatürdeki çalışmalara benzer olarak bilgisayar benzetimleri ile gösterilmiştir.