En iyi röle seçimli NOMA tabanlı işbirlikli telsiz ağların nakagami-M sönümlemeli kanallardaki performansı

Abstract

Çok yüksek hızlı veri transferini mümkün kılan ve oldukça düşük gecikme sağlayan 5G ve ötesi telsiz sistemlerin artan telsiz iletişim taleplerinin karşılanmasında önemli rol oynamaları beklenmektedir. Klasik dik çoklu erişim metotlarının 5G ve ötesi iletişim ağları ile hedeflenen yüksek kullanıcı erişimini sağlamada yetersiz kalmaları nedeniyle, çok sayıda kullanıcının aynı kanalda farklı iletim gücü seviyelerini kullanarak eş zamanlı bir şekilde işaret iletimi yaptıkları dik olmayan çoklu erişim tekniği (NOMA) önerilmiştir. Öte yandan telsiz ağda sanal anten dizileri oluşturarak anten çeşitleme kazancı sağlayan işbirlikli çeşitleme yaklaşımı servis kalitesini artırmada kullanılan bir başka önemli teknolojidir. İşbirlikli iletişim tekniği ile NOMA teknolojisinin bir arada kullanımı 5G ve ötesi mobil ağlarda kayda değer spektral verimlilik artışları sağlamaktadır. Bu yüksek lisans tez çalışmasında bir kaynak, L adet röle ve bir hedeften meydana gelen NOMA tabanlı işbirlikli bir ağ ele alınmış ve kaynağın hedef ile doğrudan ve seçilen en iyi röle aracılığı ile haberleştiği bir sistem modeli incelenmiştir. Röle seçim kriteri, sistemin ulaşılabilir hızını maksimum yapan en iyi röleyi etkinleştirmek olarak önerilmiştir. Sistemdeki tüm kanalların Nakagami-m sönümlemeli oldukları varsayılmış ve L toplam röle sayısının, m sönümleme parametresinin ve link ortalama işaret gürültü oranlarının değişik değerleri için sistemin ortalama erişilebilir hızı bilgisayar simülasyonları ile belirlenmiştir. NOMA kullanan en iyi röle seçimli işbirlikli ağların birçok durumda klasik röle seçimli işbirlikli sistemlerden daha iyi performans sağladığı simülasyon sonuçları ile görülmüştür.

5G and beyond wireless systems, which enable very high speed data transfer and extremely low latency, are expected to play an important role in meeting the increasing wireless communication demands. Since the classical orthogonal multiple access methods are inefficient to provide high user access aimed with 5G and beyond communication networks, the non-orthogonal multiple access technique (NOMA) in which many users simultaneously transmit signals using the same channel but different transmission power levels has been proposed. On the other hand, cooperative diversity approach, which provides antenna diversity gain by obtaining virtual antenna arrays in the wireless network, is another principal technology used to increase the quality of service. The combination of cooperative communication technique and NOMA technology provides significant spectral efficiency increases in 5G and beyond mobile networks. In this master's thesis, a NOMA-based cooperative network consisting of a source, L relays and a destinationis considered and a system model, where the source communicates with the destination directly and through the selected best relay is examined. The relay selection criterion has been proposed as choosing a relay that maximizes the achievable rate of the system. Nakagami-m fading is assumed for all the channels in the system and the average achievable rate of the system is determined by computer simulations for different values of L-total number of relays, m-fading parameter and link average signal-to-noise ratios. It has been seen by simulation results that in many cases the NOMA-based cooperative networks with the best relay selection outperforms the conventional cooperative systems with relay selection.