Verici Anten Seçimi Ve Seçici Birleştirme Kullanılan İşbirlikli Haberleşme Sisteminin Performans Analizi

Abstract

Son yıllarda, telsiz haberleşme sistemlerinde çok-girişli çok-çıkışlı (multi-input multi-output, MIMO) yöntemlerin ve işbirlikli haberleşme yöntemlerinin kullanılması üzerine birçok araştırma yapılmaktadır. Bu çalışmada, çok-antenli birimler arası iletimde verici anten seçimi ve seçici birleştirme yöntemlerinden yararlanılan bir işbirlikli telsiz haberleşme sisteminin bit hata performansı incelenmektedir. Birimler arası bağlantılara Rayleigh sönümlemesinin etki ettiği kabulüyle bu sistemin sağladığı anlık uçtan-uca işaret gürültü oranına ilişkin olasılık yoğunluk fonksiyonu türetilmekte ve bu fonksiyon kullanılarak tam simge hata olasılığı (Symbol error rate, SER) ifadeleri elde edilmektedir. Ayrıca, servis dışı kalma olasılığı için kapalı formda alt ve üst sınırlar türetilmekte ve bunlardan yararlanılarak sistemin asimptotik çeşitleme derecesi analizi yapılmaktadır. Elde edilen SER ifadelerinden yararlanılarak nümerik yöntemlerle tam SER ve servis dışı kalma olasılığı eğrileri elde edilmekte ve bu eğrilerin doğruluğu, benzetim sonuçlarıyla desteklenmektedir. Bu tez ile, birimler üzerindeki anten sayılarının arttırılması ve incelenen yapının kullanımıyla işbirlikli haberleşme sisteminin hata performansının önemli oranda iyileştirilebildiği ve bu şekilde daha geniş kapsama alanı, daha iyi servis kalitesi ya da daha düşük güç tüketimi sağlanabildiği gösterilmiştir. Ayrıca, gezgin birimlerde anten sayısının arttırılamadığı durumlarda bile rölede veya baz istasyonunda anten sayısının arttırılmasıyla kayda değer iyileşme sağlanabileceği gösterilmiştir.

In recent years, a lot of research has been done in usage of multi-input multi-output (MIMO) techniques and cooperative communication techniques in wireless communication systems. In this study, error performance of a cooperative communication system, in which TAS/SC method is utilized in transmission between multi-antenna units, is investigated. Assuming that Rayleigh fading affects all of the links, the probability density function (pdf) of instantaneous SNR of this system is derived. Using this pdf, symbol error rate (SER) expressions are obtained. These expressions are not in closed form, so that the upper and lower bounds of outage probability of the system are derived and asymptotical diversity order analysis is carried out using these bounds. Additionally using the obtained SER expressions, the exact SER and outage probability curves are obtained. These results are verified via simulations. In this thesis, it is shown that the error performance of a cooperative system can be enhanced by increasing the number of antennas on the units and using the scheme, which is investigated in this study, so that increased coverage, increased service quality or decreased power consumption can be provided. Even in the case of that the number of antennas on mobile units cannot be increased, substantial improvement can be obtained by increasing number of antennas at the relay or at the base station.