Çok Atlamalı Telsiz Ağlarda Dağıtılmış Alamouti Kodunun Kullanılması Ve Başarım Analizleri

Abstract

Bu tezde iki farklı kısım vardır. Birinci kısımda, aktarıcıların çöz-ve-aktar protokolü ile çalıştığı çok atlamalı ağlar için art arda bağlı dağıtılmış Alamouti kodu uygulanmaktadır. Her aktarıcının ve hedefin yalnızca kendinden önceki atlamaya ilişkin kanal bilgisine sahip olduğu varsayılmaktadır. Aktarıcılar, çözdükleri işaretleri doğru olup olmamasına bakmaksızın bir sonraki aktarıcıya iletmektedir, dolayısıyla hata yayılımı göz önünde bulundurulmaktadır. Çalışmada, BPSK modülasyon için bu sistemin bit hata olasılığı üst sınırı, önce iki atlamalı durum için analitik olarak elde edilmekte, daha sonra N atlamalı durum için genelleştirilmektedir. Bununla birlikte, aktarıcıların çöz-ve-aktar protokolü ile çalıştığı önerilen modelin, literatürde incelemiş olan aktarıcıların kuvvetlendir-ve-aktar protokolü ile çalıştığı modelden daha iyi bit hata olasılığı başarımına sahip olduğu gösterilmektedir. Tezin ikinci kısmında, dağıtılmış Alamouti kodu kullanılan iki-atlamalı ağ yapısı ele alınmaktadır. Bu ağ yapısı için üç farklı model incelenmiştir. Birincisi çok atlamalı kanal modeli, ikincisi çok atlamalı çeşitlemeli kanal modeli, üçüncüsü ise seçmeli çok atlamalı çeşitlemeli sistem modelidir. Her üç model için servis dışı kalma olasılığı ve üçüncü model için bit hata oranı (BER) kapalı formda elde edilmektedir. Her üç model için servis dışı kalma olasılığını ve üçüncü model için bit hata olasılığını minimum yapan kaynak ile aktarıcılar arasındaki optimum güç dağılımı ve aktarıcıların optimum konumu her model için ayrı ayrı bulunmaktadır. Bunun yanında, ele alınan üç model için servis dışı kalma ve BER başarımı karşılaştırmaları yapılmaktadır. Son olarak aktarıcıların AF protokolü ile çalıştığı çok atlamalı çeşitlemeli kanallar ile tezde önerilen modeller BER başarımları açısından karşılaştırılmaktadır.

In this thesis there are two different parts. In the first part, we apply the Alamouti coding technique in a distributed and cascaded fashion to multi-hop relay networks where relays perform the decode-and-forward (DF) technique at each relay stage. It is assumed that each relay and the destination have perfect channel state information (CSI) for the hop from the previous stage to themselves. All relays transmit decoded signals to the next stage regardless of the correctness of estimated signals, so the error propagation is taken into account. We derive a tight analytical upper bound for the bit error probability at the destination. We consider first the two-hop case and then generalize for the N-hop networks using BPSK modulation. We also show that DF technique provides better bit error performance compared to the amplify-and-forward (AF) technique previously considered in the literature for N-hop relay networks. In the second part, we consider a two hop network. We investigate three different models for this network structure. The first one is multihop channels, the second one is multihop diversity channels and the third one is selective multihop diversity channels. We obtain the outage probabilities of the three models and bit error rate (BER) of the third model in closed forms. Then we find the optimum power allocation between the source and the relays and optimum position of the relays which minimize the outage probabilities for three models and minimize the BER of the third model separately for each model. In addition to that we make the comparisons between outage and BER performances of considered three models. Lastly, we compare the BER performances of AF relays used multihop network with multihop diversity channels and the proposed three models in the terms of BER performances.