Anten Seçimli Fiziksel Katman Ağ Kodlama

Abstract

Bu tez çalışmasında, literatürde ilk defa anten seçimli fiziksel katman ağ kodlama tekniği ve bu tekniğe dayalı üç farklı sistem önerilmiştir. Önerilen sistemler, tek antenli iki terminal ile çok antenli bir röleden oluşmakta ve rölede kuvvetlendir ve aktar tekniği kullanılmaktadır. Önerilen sistemlerin çıkışında sağlanan anlık işaret gürültü oranı değerlerine ilişkin hata olasılığı ifadeleri, frekans seçici olmayan ve yavaş sönümlemeli Rayleigh kanallarda M-seviyeli faz kaydırmalı anahtarlama modülasyonu için moment üretme işlevi tekniği kullanılarak çıkarılmıştır. Bunun yanı sıra, türetilen hata olasılığı sınır ifadeleri için asimptotik çeşitleme derecesi analizi yapılmıştır. Bilgisayar benzetimleri yapılarak analizlerin doğruluğu gösterilmiştir. Elde edilen teorik sonuçlara ve benzetim sonuçlarına göre, önerilen sistemlerin çeşitleme derecesinin röledeki toplam anten sayısına eşit olduğu ve bu sayede sistemlerin hata başarımlarının klasik fiziksel katman ağ kodlamalı sisteme göre önemli ölçüde iyileştiği gösterilmiştir. Ayrıca önerilen sistemlere ilişkin hata başarımları kendi aralarında karşılaştırılmış ve içlerinden en iyi başarımı, iki zaman aralığı kullanan ve iki anten seçimi yapan sistemin sağladığı gösterilmiştir.

In this thesis, for the first time in the literature three different physical layer network coding systems with antenna selection have been proposed. Proposed systems consist of two single-antenna terminals and a multi-antenna relay that uses amplify and forward technique. Error probability expressions of the instantaneous signal to noise ratio value obtained by the output of the proposed systems over frequency non-selective and slowly Rayleigh fading channels for M-ary phase shift keying modulation are derived by using the moment generating function method. Besides, asymptotic diversity analysis are derived from boundary expressions of error probability. Theoretical results are confirmed by computer simulations. According to obtained theoretical and simulation results, the diversity order of the systems is equal to the number of total antennas at the relay, and thus the proposed systems provide significantly better error performance with respect to the classical physical layer network coding system. Also, error performances of the proposed systems are compared with each other. Consequently, the system which uses two time slots for communication and two antennas selected at the relay gives the best error performace.