Telsiz sistemlerde çift yönlü röleli haberleşme

Abstract

Telekomünikasyon ağlarının spektral verimliliğini artırmak için yapılan araştırma faaliyetleri paket düzeyinde kodlama fikrine dayanan ağ kodlaması kavramını doğurmuştur. İki kullanıcının bir röle yardımıyla bağımsız bilgi alış-verişi yaptığı çift yönlü röleli iletişim (BDR), ağ kodlamasının işbirlikli telsiz ağlardaki önemli uygulamalarındandır. Bununla birlikte röledeki sezim hataları bir şekilde göz önüne alınmaması halinde ağ kodlaması ile sağlanan kazancı sınırlayabilir. Bu tezde en büyük olabilirlik, logaritmik olabilirlik oranı, işbirlikli en büyük oran birleştirmesi ve seçimli aktarma tabanlı BDR kanalları araştırılmıştır. Birinci ve ikinci fazların kullanıcıların iletimlerine ayrıldığı ve üçüncü fazda rölenin ağ kodlanmış bilgi paketini ilettiği üç fazlı iletişim protokolü ele alınmıştır. Analizler ve sayısal sonuçlar, önerilen tasarımların hepsinin röledeki hatalardan kaynaklanan çeşitleme seviyesi düşüşlerini engelleyerek kullanıcılar arasında doğrudan iletimi içeren işbirliksiz sistemden daha iyi performans sağladıklarını göstermektedir. Bu teorik çalışmalara ek olarak, ses-üstü terminallerden oluşan bir deneysel düzenek de gerçekleştirilmiştir. Ses-üstü iletişimin karasal uygulamalarının, bilgisayar destekli etkin bir deneysel ortam sağladığı gösterilmiştir.

The research challenges to enhance the spectral efficiency of communication networks revealed the concept of network coding which is based on the idea of coding at packet level. The bi-directional relaying (BDR) in which two user terminals exchange independent information with the help of a relay terminal is among the prominent applications of network coding in wireless cooperative networks. However, the detection errors at the relays may limit the gain due to network coding unless they are accounted for in some way. In this thesis, maximum likelihood, log-likelihood ratio, cooperative maximal ratio combining and selective relaying based BDR channels have been investigated. The three-phase communication protocol is considered where the first and second phases are allotted to the transmissions of the users and the relay broadcasts the network encoded information packet in the third phase. Analyses and numerical results demonstrate that all of the proposed schemes outperform the noncooperative system that involves direct transmission between users by preventing diversity level reduction stemming from errors at relays. In addition to these theoretical studies, an experimental setup consisting of ultrasonic terminals is also implemented. It has been shown that terrestrial applications of the ultrasonic communications provide an effective computer-aided experiment environment.