Kuantalanmış Ön-kodlayıcının İşbirlikli Çeşitlemeye Uygulanması

Abstract

Bu tez çalışmasında, MIMO sistemlerde çeşitlemenin arttırılmasından yola çıkarak işbirlikli iletişimde yükselt-ilet (AF) ve çöz-ilet (DF) yöntemleri için çeşitlemeyi eniyileyecek hüzme oluşturma katsayıları (röle ön-kodlayıcıları) belirlenmiş ve önerilen çeşitli röle seçme ve iptal etme algoritmaları bilgisayar benzetimleri ile incelenmiştir. Bu algoritmaların her iki yönteme katkıları tartışılmış ve literatürdeki sistemlerle karşılaştırılmıştır. AF için röle seçme kriterlerine göre karar verilen en kötü röleyi iptal etmek veya en iyi röleyi seçmek iyi başarım getirmezken, hüzme oluşturma yöntemiyle röleler arasında güç paylaşımı yapmak önerilen sistemler arasında en iyi başarımı sağlamaktadır. DF’de ise AF’nin aksine kötü röle veya röleleri iptal etmek iyi başarımlar sağlamaktadır. Her iki yöntemde de bit hata olasılığı bazında “Bletsas Algoritması” na [36] üstünlük sağlanmıştır. Uygulanan hüzme oluşturma ile AF yönteminde sistemde tam çeşitleme derecesine ulaşılırken, DF yönteminde rölelerde meydana gelen çözme hataları dolayısıyla tam çeşitleme derecesi görülememektedir. Ek olarak, kaynak-röle ve röle-hedef kanalı önerilen yöntemle kuantalanarak kanal sönümleme katsayılarının genlik ve faz bilgileri çeşitli sayıda bit ile sınırlı geribesleme kanalı üzerinden rölelere gönderilmiş ve bu bilgilere göre hüzme oluşturma katsayıları düzenlenmiştir. AF ve DF yöntemlerini kullanan röleli sistemin başarım sonuçları elde edilmiş ve mükemmel kanal bilgisi durumu ile karşılaştırılmıştır. Ayrıca farksal SNR için de benzetimler çeşitlenmiştir. Sonuç olarak AF ve DF yöntemlerinin her ikisinde de kanal sönümleme katsayısının faz bilgisinin genlik bilgisine göre başarıma etkisinin daha önemli olduğu görülmüştür.

In this thesis, for the purpose of increasing diversity at MIMO systems, beamforming coefficients (relay precoder) providing optimum diversity order for the amplify-forward (AF) and decode-forward (DF) methods in cooperative systems are proposed. Utilizing these coefficients, the algorithms used to select or cancel relays are tested by computer simulations. The contributions of these algorithms to both methods are discussed and compared to systems previously developed. For the AF method, making hard decisions, namely, canceling the worst or selecting the best relay according to proposed relay selection criteria does not give desirable results. Better performance is obtained by soft assignment of power, or beamforming. In contrast, canceling worst relay(s) yields better performance for DF method. In both cases, better performance in bit-error rate is obtained compared to Bletsas Algorithm [36]. While the beamforming scheme for AF results in roughly full diversity order, the scheme for DF cannot achieve full diversity order because of its dependence to the decoding errors made at the relays. Moreover, source-relay and relay-destination channel is quantized according to the proposed criterion, the amplitude and phase information of channel fading coefficients are fed back to the relays in different number of bits and beamforming coefficients are formed according to these partial (quantized) information at the relays. The performances of AF and DF methods are observed and compared to full (perfect) information case. More simulations are carried out considering differential SNR. In conclution, phase information of the channel coefficients appear to be more crucial than amplitude information for both AF and DF methods.