İŞBİRLİKÇİ ÇEŞİTLEMELİ SİSTEMLERDE GÜÇ TAHSİS KATSAYILARININ ENİYİLENMESİ İLE BİT-HATA BAŞARIMININ ARTTIRILMASI. YÜKSEK LİSANS TEZİ Mert DEVA

Transkript

1 İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ İŞBİRLİKÇİ ÇEŞİTLEMELİ SİSTEMLERDE GÜÇ TAHSİS KATSAYILARININ ENİYİLENMESİ İLE BİT-HATA BAŞARIMININ ARTTIRILMASI YÜKSEK LİSANS TEZİ Mert DEVA Anabilim Dalı : Elektronik ve Haberleşme Mühenisliği Programı : Telekomünikasyon Mühenisliği HAZİRAN 008

2 İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ İŞBİRLİKÇİ ÇEŞİTLEMELİ SİSTEMLERDE GÜÇ TAHSİS KATSAYILARININ ENİYİLENMESİ İLE BİT-HATA BAŞARIMININ ARTTIRILMASI YÜKSEK LİSANS TEZİ Mert DEVA ( ) Tezin Enstitüye Veriliği Tarih : 5 Mayıs 008 Tezin Savunuluğu Tarih : 11 Haziran 008 Tez Danışmanı : Prof. Dr. Mehmet Ertuğrul ÇELEBİ (İTÜ) Diğer Jüri Üyeleri : Prof. Dr. Ümit AYGÖLÜ (İTÜ) Yr. Doç. Dr. Oğuz KUCUR (GYTE) HAZİRAN 008

3 ÖNSÖZ Bu tezin hazırlanmasınaki katkılarınan olayı anışmanım Prof. Dr. Mehmet Ertuğrul Çelebi ye teşekkür eerim. Tezle ilgili her türlü esteği benen esirgemeyen aileme, simülasyon konusuna yaptığı yol gösterimler için Volkan Sevinik e, bana gösterikleri anlayış ve verikleri olumlu motivasyon için Turkcell eki yöneticilerim Esin Polat, Hüseyin Tek, Baki Ayoğan ve Ayın Özusta ya ve tezin bitirilmesine veriği itici güç için Türk Silahlı Kuvvetleri ne teşekkürlerimi sunarım. Haziran 008 Mert Deva ii

4 İÇİNDEKİLER Sayfa KISALTMALAR... vi TABLO LİSTESİ... vii ŞEKİL LİSTESİ... viii SEMBOL LİSTESİ... ix ÖZET... xi SUMMARY... xiii 1. GİRİŞ Tezin Amacı Önceki Çalışmalar Tezeki Yaklaşımlar Bölümlere Genel Bakış.... TEMEL KAVRAMLAR Enformasyon Entropi Kanal Kapasitesi Hata Olasılığı Elektromanyetik Alan Şietleri Boş uzay sabit alıcı verici antenler için elektrik alan şieti Boş uzay hareketli anten urumu için alan şieti Yansıtıcı uvar ve sabit anten urumu için alan şieti Evre-Uyumluluk Kavramı Kanal Karakterini Etkileyen Durumlar Hızlı Sönümlenme Yavaş Sönümlenme Düz Sönümlenme Seçici Sönümlenme İstatistiksel Kanal Moelleri Kablosuz Haberleşmeeki Kısıtlamalar Mobil Terminallereki (MT) Çıkış Gücü Ortamın Girişim Güç Seviyesi Ortamaki Gürültü Seviyesi Bozunum (Distorsiyon) Kullanılabilecek Bant Genişliği Kapsama Alanı Problemleri (Saçılma ve Sönümlemeler) Alıcı Tarafınaki Donanımsal Kısıtlamalar Çevresel Faktörler İŞBİRLİKÇİ ÇEŞİTLEME Genel Bilgiler İşbirlikçi Sistem Elemanları Verici (Kaynak) Röle (İletici) Heef (Alıcı) Çeşitleme Uygulamaları iii

5 3.3.1 Uzay (Anten) Çeşitlemesi Zaman Çeşitlemesi Frekans Çeşitlemesi Polarizasyon Çeşitlemesi Kolama Çeşitlemesi Ko Bölmeli Çoklu Erişim (CDMA) Direkt izi yayılması spektrum tekniği Frekans hoplama tekniği Söze Gürültü Serisi (PN) Önerilen Moeller Girişimli Direkt İletim Dik (Ortogonal) Direkt İletim Dik (Ortogonal) İşbirlikçi Çeşitleme Eşeğer Kanal Moeli Kolamalı İşbirliği İŞBİRLİKÇİ ÇEŞİTLEME PROTOKOLLERİ İletim Protokolleri Kuvvetlenir ve İlet Protokolü Çöz ve İlet Protokolü Seçmeli İletim Protokolü Dinamik İletim Protokolü Geri Beslemeli İletim Protokolü Sıkıştır ve İlet Protokolü Birleştirme (Alım) Protokolleri Seçmeli Birleştirme (SC) En Yüksek Oran Birleştirmesi (MRC) Eşiğe Göre Birleştirme (TC) Eşit Kazanç Birleştirmesi (EGC) GÜÇ TAHSİSİ Eşit Güç Tahsis Algoritması Eniyilenmeli Güç Tahsis Algoritması Tek Röle Durumuna Eniyilenmeli Güç Tahsisi Çoklu Röle Durumuna Eniyilenmeli Güç Tahsisi Limitli Güce Sahip Röle Durumu Kesinti Olasılığı Güç Sınırlamasının Etkisi Konuma Bağlı Güç Tahsisi DENEYSEL SONUÇLAR Sistem Moelleri Çarpışmasız Moel (Moel-1) Moel-1 ve kuvvetlenir ve ilet protokolü Moel-1 ve çöz ve ilet protokolü Çarpışmalı Moel (Moel-) Moel- ve kuvvetlenir ve ilet protokolü Moel- ve çöz ve ilet protokolü Farklı Sistem Moellerinin Bit Hata Performansları Eniyilenmeli Güç Tahsisi Durumu Tüm Bloklar İçin İşaret Gürültü Oranının Enbüyüklenmesi Blok Blok İşaret Gürültü Oranının Enbüyüklenmesi Saece İyi Çeşitleme Yollarına Eşit Güçle İletim Yapılması iv

6 7. SONUÇLAR VE TARTIŞMA KAYNAKLAR EKLER EK A. İstatistiksel Kavramlar EK B. Simülasyon Koları ÖZGEÇMİŞ v

7 KISALTMALAR AF AP AWGN BER BLER BPSK BS BSC CDMA CI CRC DF EGC ETSI FDD GMLC GPS GSM HLR İY MIMO MPS MRC MSC MT PN PSL RAN RRPC SC SMLC SNR SRI-LCS TA TC TDD TDMA TS VLR WNIC : Kuvvetlenir ve ilet protokolü : Kablosuz Erişim Noktası : Toplanır Beyaz Gauss Gürültüsü : Bit Hata Oranı : Blok Hata Oranı : İkili Faz Kayırmalı Anahtarlama : Baz İstasyonu : Baz İstasyon Kontrolcüsü : Ko Bölmeli Çoklu Erişim : Hücre Tanımlayıcısı : Çevrimsel Artıklık Kou : Çöz ve ilet protokolü : Eşit Kazanç Birleştirmesi : Avrupa Telekomünikasyon Stanartları Enstitüsü : Frekans Bölmeli Çift : Ağ Geçii Mobil Yer Merkezi : Global Konumlanırma Sistemi : Global Mobil Haberleşme Sistemi : Ana Yer Kayeicisi : İşbirliği Yüzesi : Çok Girişli Çok Çıkışlı : Mobil Konumlanırma Sistemi : En Yüksek Oran Birleştirmesi : Mobil Bağlaşma Merkezi : Mobil Terminal : Söze Gürültü Serisi : Abone Yer Bilgisi İstek Mesajı : Rayo Erişim Şebekesi : Hız Uyumlu Delinmiş Evrişim Kou : Seçmeli Birleştirme : Sunucu Mobil Yer Merkezi : İşaret Gürültü Oranı : Yer Servisleri Yönlenirme Bilgisi İstek Mesajı : Zaman İlerlemesi : Eşiğe Göre Birleştirme : Zaman Bölmeli Çift : Zaman Bölmeli Çoklu Erişim : Zaman Dilimi : Ziyaretçi Yer Kayeicisi : Kablosuz Şebeke Arabirim Kartı vi

8 TABLO LİSTESİ Sayfa Tablo.1: Enformasyon özet tablosu Tablo.: Kanal karakteristikleri özeti Tablo 5.1: Kanal karakteristikleri özeti vii

9 ŞEKİL LİSTESİ Sayfa Şekil.1 : Direkt yol ile yansıma yolunun gösterimi Şekil 4.1 : Kuvvetlenir ve ilet protokolü... 9 Şekil 4. : Çöz ve ilet protokolü Şekil 4.3 : İşbirliksiz urum ile çöz ve ilet protokolünün karşılaştırılması... 3 Şekil 4.4 : Rayleigh kanalları için protokollerin karşılaştırılması Şekil 4.5 : Alamouti şeması Şekil 4.6 : Seçmeli birleştirici Şekil 4.7 : Seçmeli birleştirici sistem şeması Şekil 4.8 : Eşiğe göre birleştirmee yol seçimi Şekil 4.9 : Eşit Kazanç Birleştirmesi Sistem Şeması Şekil 5.1 : Güç tahsisine kullanılacak sistem moeli Şekil 5. : Üç kullanıcılı urum Şekil 5.3 : Çoklu röle sistem moeli Şekil 5.4 : Basit sistem moeli Şekil 5.5 : Seçmeli birleştirme (SC) ile çeşitlemesiz urumun güç sınırlaması için karşılaştırılması... 5 Şekil 5.6 : Seçmeli birleştirme (SC) ile en yüksek oran birleştirmesinin (MRC) sınırlı güç tahsisi için karşılaştırılması Şekil 5.7 : Farklı güç ağılımları için rölenin konumunun etkisi Şekil 6.1 : Çöz ve ilet protokolünün kaynak röle kanalına göre eğişimi Şekil 6. : Yakın röle urumu için BER-SNR karşılaştırması Şekil 6.3 : Çok yakın röle urumu için BER-SNR karşılaştırması Şekil 6.4 : Kaliteli çeşitleme yolu için BER-SNR karşılaştırması Şekil 6.5 : Tüm blok güç tahsis algoritması (BER-Alfa eğişimi) Şekil 6.6 : Güç tahsis algoritmalarının karşılaştırması Şekil 6.7 : Melez moelin BER performansı Şekil 6.8 : Çok iyi çeşitleme yollarına melez moelin BER performansı viii

10 SEMBOL LİSTESİ a SD : Kaynak ile heef arasınaki kanal kazancı (güç çarpanı ahil) a SR : Kaynak ile röle arasınaki kanal kazancı (güç çarpanı ahil) a RD : Röle ile heef arasınaki kanal kazancı (güç çarpanı ahil) a i, r i : İşaret genlik eğeri B, W : Bant genişliği c : Işık hızı C : Kanal kapasitesi C n : Gürültü kovaryans matrisi, r : Mesafe AF : Kuvvetlenir ve ilet prokolüne heefte birleştirilen işaret : Vektörel orta nokta D S : Doppler saçılması E b : Bit enerjisi E r : Elektromanyetik alan şieti f : Frekans h : Kanal kazancı genel ifaesi h SD : Güç tahsisi urumuna kaynak ile heef arasınaki kanal kazancı (güç çarpanı hariç) h SR : Güç tahsisi urumuna kaynak ile röle arasınaki kanal kazancı (güç çarpanı hariç) h RD : Güç tahsisi urumuna röle ile heef arasınaki kanal kazancı (güç çarpanı hariç) H : Entropi, kanal matrisi I i : Enformasyon k : Bir sembolün belirttiği farklı seviye sayısı g : SNR eğiştirmek için kullanılan eğişken K 1 : Birinci ereceen ikinci tür Bessel fonkisyon m : Mesaj, eğişkenin ortalama eğeri n, w, z : Gürültü eğeri n : Gürültünün iz üşüm vektörü N : Gürültünün gücü N TOP : Toplam gürültü gücü P C : Yayın yapan terminalin ortalama güç sabiti P D,OUT : Heefteki eşik altına kalma olasılığı P e : Hata olasılığı P R : Rölenin çıkış gücü r : Bit hızı R : Spektral verim s, x S : Kaynaktan gönerilen işaret s j (k) : j.ci kapanın k.cı saat arbesine tuttuğu eğer ŝ, xˆ S : Sezilen kaynak işareti : Evre uyumluluk süresi T C ix

11 T : Çoklu yol gecikme saçılması u : Birinci zaman kanalına röle tarafınan alınan işaret W C : Evre uyumlu bant genişliği x R : Röleen gönerilen işaret x : Gönerilen semboller X : Karar eğişkeni X ~ : Ölçeklenirilmiş karar eğişkeni y : Alınan semboller y : Heefte alınan işaret α : Kaynağın güç tahsis katsayısı α i : i.ci kol için ağırlıklanırma katsayısı α TÜM : Uzun zamana güç tahsisini enyileyen ortalama güç tahsis eğeri β : Kuvvetlenirme kazancı : Kaynak ile heef arasınaki ortalama SNR SD : Kaynak ile röle arasınaki ortalama SNR SR RD : Röle ile heef arasınaki ortalama SNR γ Σ : Toplam SNR γ T : Eşik SNR eğeri Г : Eşik SNR eğeri Δθ : i.ci kolan alınan faz eğeri ΔX C : Evre uyumlu aralık θ i, φ i : i.ci kolan alınan faz eğeri : Dalga boyu ρ ij : i.ci ile j.ci üğümler arasınaki SNR σ : Stanart sapma σ : Varyans x

12 İŞBİRLİKÇİ ÇEŞİTLEMELİ SİSTEMLERDE GÜÇ TAHSİS KATSAYILARININ ENİYİLENMESİ İLE BİT-HATA BAŞARIMININ ARTTIRILMASI ÖZET Son yıllara işbirlikçi çeşitleme konusu telekomünikasyon ünyasına büyük ilgi uyanırmıştır. Bir çok araştırmacı tarafınan gösterilen, işbirlikçi çeşitlemenin haberleşme sisteminin performansını arttırığıır. Özellikle bu performans artışı, bit hata oranını ve kesinti (outage) olasılığını azaltılarak sağlanmaktaır. Belirli bir işaret gürültü oranı için bit hata oranınaki azalma, gerekli bit hızlarına veya kanal kapasitesine aha üşük işaret gürültü oranlarına ulaşmayı mümkün kılmaktaır. Bu urum a geleneksel irekt iletime göre aha üşük yayın gücü ile iletim yapılmasına ve mobil birimlere aha uzun pil ömrü ele eilmesine olanak sağlamaktaır. Geçen zamana birçok iletim protokolü geliştirilmiştir. Bu protokoller, yenileyeci (rejeneratif) protokoller, yani işaretin röle tarafınan alınıktan sonra tekrar oluşturularak heefe göneriliği protokoller ve yenilemeyen fakat kuvvetleniren protokoller, yani rölenin kaynaktan alığı işareti yenien üretmeen saece kuvvetlenirerek heefe ilettiği protokoller olarak iki sınıfta toplanabilirler. İletim protokollerinin geliştirilmesinin arınan güç tahsisi konusu sistem performansını arttırıp, toplam yayın gücünü azaltmak için önemli bir araştırma konusu olmuştur. Bu teze, toplam işaret gürültü oranını enbüyüklenecek ana parametre olarak seçip, en iyilenmeli güç tahsisinin farklı zaman kanallarına ve çeşitli protokoller ile gerçeklenmesi urumu incelenmiştir. xi

13 Tüm bunlara ek olarak, çarpışmalı (biren fazla kanalan farklı işaret aynı zaman ilimine alıcıya varığı) ve çarpışmasız (biren fazla kanalan farklı işaret farklı zaman ilimlerine alıcıya varığı) sistem moelleri ayrı ayrı incelenmiştir. Bu moellere, farklı işaret gürültü oranları için çöz ve ilet gibi yineleyici protokoller üstün çıkarken, farklı işaret gürültü oranlarına ise kuvvetlenir ve ilet gibi yinelemeen kuvvetleniren protokollerin öne çıktığı yapılan hesaplamalar ve simülasyonlar sonucuna anlaşılmıştır. Yine bu teze incelenen iğer konu a güç eniyilenmesi yapmanın ne tür avantajlar sağlaığının incelenmesiir. Bu kapsama kuvvetlenir ve ilet protokolüne tüm gönerilen bloklar için işaret gürültü oranını enbüyükleyen güç tahsis katsayıları bulunmuştur; sonrasına tüm bloklar için tek bir güç tahsis katsayısı kullanmak mı yoksa her blok için ayrı güç tahsis katsayısı kullanmak mı aha avantajlı sorusuna yanıt aranmıştır. Yapılan simülasyonların sonucuna blok başına anlık güç tahsisi yapmanın tüm sembol serisi için eniyilenme yapmaya göre 0,5-1B arasına işaret gürültü oranına kazanç sağlaığı görülmüştür. Böylece, işbirlikçi çeşitlemenin var olan çeşitleme kazançlarına ek olarak, güç eniyilenmesi sayesine aha a iyi bit hata performansı sağlaığı gözlemlenmiştir. Son olarak, çöz ve ilet protokolü için irekt iletim ile eşit güç tahsis algoritmasını kanal koşullarına göre seçip iletim yapan melez bir algoritma önerilmiş olup, bu algoritma, eşit güç tahsis algoritmasıyla karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonuna, melez algoritmanın belirli bit hata oranı eğerleri için işaret gürültü oranına 1-3 B lik bir kazanç sağlaığı gözlemlenmiştir. xii

14 IMPROVEMENT OF THE BIT ERROR PERFORMANCE OF COOPERATIVE DIVERSITY NETWORKS THROUGH OPTIMIZATION OF POWER ALLOCATION COEFFICIENTS SUMMARY Recently, the issue of cooperative iversity has rawn a lot of attention in the telecommunications community. It is shown by many of the researchers that cooperative iversity increases the performance of the communication system specifically by reucing the bit error rate an reucing the outage probability. As a result of bit error rate reuction on a specific signal to noise ratio (SNR), necessary bit rates can be obtaine on lower SNR levels, which contributes to lower signal broacast power requirement, an a longer battery life than the conventional irect transmission schemes is maintaine. A number of transmission protocols have been evelope incluing regenerative protocols which take the signal, regenerate an retransmit it or non-regenerative protocols which amplify the receive signal an retransmit it as a ummy relay to the estination noe. After the evelopment of the relaying protocols, power allocation is another challenge to increase the system performance an ecrease the total broacast power. In this thesis, SNR is the key parameter to maximize to obtain the optimal power allocation on ifferent time slots uner some of protocols. xiii

15 A to this, colliing system moels in which multiple signals are proceee to the receiver from ifferent channels on the same timeslot an non-colliing system moels in which multiple signals are proceee to the receiver from ifferent channels on the ifferent timeslots are investigate separately. In these system moels, on some of the SNR levels regenerative protocols like ecoe an forwar have a better bit error performance than non-regenerative protocols, on the other SNR levels non-regenerative protocols like amplify an forwar have a slightly better performance than the regenerative ones as a result of analytical calculations an computer simulations. Another issue that is being investigate in this thesis is the avantages of the optimal power allocation. Accoringly, power allocation coefficients that are maximizing signal to noise ratio are calculate. After this, optimization of power allocation coefficients of entire block series an block by block optimization have been investigate. Accoring to the simulation results, block by block optimization has been foun 0,5-1B superior than entire series optimization an equal power allocation as having a better SNR performance. A to the profits of cooperative iversity, it is foun that optimal power allocation is much more improving bit error performance of the systems. Lastly, an hybri power allocation algorithm which selects irect transmission or equal power allocation accoring to the channel conitions has been propose for ecoe an forwar protocol. This hybri power allocation technique has been compare with equal power allocation. As a result of comparison of two ifferent algorithms, it has been observe that the hybri power allocation has 1-3B better iversity gain than equal power allocation. xiv

16 1. GİRİŞ 1.1 Tezin Amacı Tezin ana amacı, işbirlikçi şebekelere kaynak ile heefin arasına bulunan rölenin eniyilenmeli güç tahsisinin yapılığı urumun eşit güç tahsisine göre aha üstün sonuçlar ürettiğini farklı protokoller için göstermek ve blok başına anlık olarak üretilen güç tahsis katsayılarının, tüm blokların geniş zaman ortalamasına göre üretilen güç tahsis katsayılarına göre aha etkin bit hata performansı veriğini göstermektir. Bu moelleme esnasına a vericinin (kaynağın) rölenin yaklaşık yerinen haberar oluğu ve rölenin kaynağın yakınına bulunuğu varsayılmaktaır. 1. Önceki Çalışmalar İşbirlikçi çeşitleme öncesine biren çok iletici ve biren çok alıcı antenin oluğu sistemlere anten çeşitleme uygulamaları yapılmıştır. MIMO aı verilen bu sistemlere özellikle Alamouti nin [1] yaptığı iletim çeşitlemesi çalışmaları önemliir. Bu konua zaman bölmeli sistemlere yapılan çalışmalar varır. [] Ayrıca, ko bölmeli sistemlerle ilgili çalışmalarına işbirlikçi çeşitlemenin nasıl performans arttırabileceğini gösterilmiştir. [3, 4] Zaman bölmeli sistemlere Nabar ve iğ. [5] bu teze e kullanılacak farklı moeller önermiş ve bu moellerin çeşitleme performanslarını ve kanal kapasitelerini incelemiştir. Nostratinia ve iğ. [6], ise kolamalı işbirliği ve iletişim partneri konusuna çalışmış ve farklı çeşitleme protokollerinin performanslarını incelemiştir. Bu çalışmaların arınan röle seçimi ve güç tahsisi konularına çalışmalar başlamıştır. En iyi rölenin seçimi konusuna Bletsas ve iğ. [9] bir röle seçim algoritması geliştirmiştir ve bu algoritmanın kaynağın ve rölenin eşit güç ile çıktığı rejeneratif sistemlere göre aha iyi performans veriğini göstermiştir. [11] Rölelerin birbirleriyle nasıl haberleşip hangi rölelerin çeşitleme işlemine katılacağı konusuna a üst seviye (ata-link seviyesi) protokolleri geliştirilmiştir. [1-14] Bu tezin e inceleme alanına giren eniyilenmeli güç tahsisi konusuna a güç tahsis katsayılarının kısa ve uzun zaman ortalamalarına göre hesaplanması [15], toplam güç tüketimini üşürmeye yönelik eniyilenme 1

17 çalışmaları [16], kaynaktan alıcıya oğru güç tahsis eniyilenmesi enemeleri [17], eniyilenmeli güç tahsisiyle röle seçimini karşılaştırması [18] ve güç eniyilenmesini ko eniyilenmesi ile birleştiren çalışmalar yapılmıştır. [19] 1.3 Tezeki Yaklaşımlar Bu teze eniyilenmeli güç tahsis katsayıları çıkarılacak ve farklı protokoller için güç tahsisinin performansı nasıl etkileyeceğine bakılacaktır. Güç eniyilenmesi tekniği olarak toplam işaret gürültü oranını enküçüklemek amaçlanmaktaır. Ayrıca iyi çeşitleme yolunun aha iyi bit-hata başarımı sağlayacağı üşünülmüştür. 1.4 Bölümlere Genel Bakış Bu çalışmaa, ikinci bölüme gerekli olan temel kavramlar ve haberleşme şebekelerine karşılaşılan kısıtlamalara yer verilecektir. Üçüncü bölüme, bu kısıtlamaları aşmak için önerilen yeni bir çeşitleme türü olan işbirlikçi çeşitlemeye ve bu konua yapılmış önceki çalışmaların bir kısmına yer verilecektir. Dörüncü bölüme, işbirlikçi çeşitleme protokolleri anlatılacak ve alıcı tarafınaki birleştirme tekniklerine eğinilecektir. Beşinci bölüme, güç tahsis algoritmaları sunulacak ve eniyilenmeli güç tahsisi ile ilgili çeşitli çalışmalar özetlenecektir. Altıncı bölüme eneysel sonuçlar paylaşılacaktır. Yeinci ve son bölüme e ele eilen sonuçlar yorumlanacaktır.

18 . TEMEL KAVRAMLAR Bu bölüme teze bilinmesi gereken temel kavramlaran bahseilecektir. Ayrıca istatistiksel kavramlarla ilgili bilgilenirme için Ek-A ya bakılabilir..1 Enformasyon Enformasyon kavramı kestirilebilirlik ve bir eğerin oluşma ihtimaliyle ilgiliir. Bir mesaj eğer önceen ne kaar rahat tahmin eilebilir veya ne kaar yüksek olasılıkta ortaya çıkabilirse o mesajın taşıığı enformasyon a o kaar az olacaktır. Bir kanalan m 1 ve m mesajları gönerilsin, m 1 mesajının gönerilme ihtimali P(m 1 ) ve m mesajının gönerilme ihtimali P(m ) olsun. Bu uruma kanalan aktarılan işaretler, bu işaretlerin gelme olasılıkları ve kanalan aktarılan enformasyon aşağıaki Tablo.1 eki gibi özetlenebilir. Tablo.1: Enformasyon özet tablosu. İşaret Gelme Olasılığı Enformasyon m 1 P(m 1 ) I 1 m P(m ) I m 1 + m 1 P(m 1 ) P(m ) I 1+ I Tablo.1 en e anlaşılabileceği gibi birbirinen bağımsız her iki işaretin aynı ana gelmesi veya farklı olayların aynı ana oluşması olasılığı, olayların oluşma olasılıklarının çarpımına eşitken, oluşan enformasyon ise her iki olayın içerikleri enformasyonların toplamına eşittir. Buraan enformasyon kavramıyla olasılık kavramı arasına logaritmik bir bağ oluğu çıkartılabilir ve bu bağ (.1) enklemiyle gösterilebilir. [0] I m 1 log log Pm (.1) P m 3

19 . Entropi Sembol başına taşınan ortalama enformasyona entropi enir. H ile gösterilir. Genel olarak enklem (.) eki gibi tanımlanabilir. H m m1 P m I m m m1 P m 1 log (.) P m.3 Kanal Kapasitesi Kanal kapasitesi, birim zamana bir kanalan ne kaar enformasyon aktarılabileceğinin bir ölçüsüür. Gürültünün varoluğu bir ortama kanal kapasitesini (.3) eki gibi vermek mümkünür. [1] P N C W log W log 1 SNR (.3) N (.3) ifaesi aynı zamana Shannon teoremi olarak alanırılır. Bu formüle C [bit/sn] cinsinen kanal kapasitesini, W [Herz] cinsinen bant genişliğini, P aktarılan işaretin [watt] cinsinen gücünü, N ise ortamaki gürültünün [watt] cinsinen gücünü ifae eer..4 Hata Olasılığı Bir haberleşme kanalınan enformasyon aktarırken kanalaki gürültüye bağlı olarak aktarılan işaretler alıcı tarafta farklı algılanabilir. Gönerilen sembolün ya a bit izisinin kanalaki gürültüye bağlı olarak farklı algılanması olasılığına hata olasılığı enir. [] Kanalaki gürültü işaretinin reel AWGN (Toplanır Beyaz Gauss Gürültüsü) oluğu üşünülsün. Kanalan gönerilen işaret x, alıcı tarafınan alınan işaret y ise ve gürültü terimi n alınırsa, alıcı tarafına formül (.4a) aki işaret oluşur. y x n (.4a) Buraa gönerilen ve alınan semboller (.4b) ve (.4c) eki forma yazılabilirler. x ) T ( x 1,..., x k (.4b) y ) T ( y 1,..., y k (.4c) 4

20 Verici tarafına x işareti gönerilsin. Bu işaret alıcı tarafta ^ x olarak algılansın. Bu ^ uruma hata olasılığı P( x x) olarak gösterilir. Karar eğişkeni X, gönerilen ile alınan işaretlerin Öklit uzaklıklarının karelerinin farkı olarak enklem (.5) eki gibi tanımlanabilir. X y x ^ y x ^ x x ^ y x x (.5) Ölçeklenmiş karar eğişkeni (.6) a verilmiştir. ~ 1 X X (.6) 4 Buraa gönerilen işaret ile alınan işaret arasınaki vektörel orta nokta (.7) eki gibi tanımlasın. 1 ^ ( x x) (.7) Bu uruma (.4) formülü kullanılarak (.8) enklemini çıkarmak mümkün olur. 1 ^ x ( x x) (.8) Buraan ~ X, (.9) enklemineki gibi yazılabilir. ~ X ( n ) (.9) Bu uruma gürültü vektörünün izüşümü olan n (.10) aki gibi gösterilebilir. n n (.10) n ortalaması sıfır ve varyansı N 0 (.10) enklemlerinen (.11) enklemi ele eilebilir. ~ olan Gauss rastlantı eğişkeniir. (.9) ve X ( n) (.11) (.11) enkleminen e hata olasılığı (.1) eki gibi verilebilir. 5

21 P ( X ~ 0) P( n ) Q (.1) Q(x) (.13) e gösteriliği gibi bir Gauss hata fonksiyonuur. 1 x Q ( x) erfc (.13) Bu uruma hata olasılığı (.14) eki gibi hesaplanabilir. [] ^ 1 1 ^ P( x x) erfc x x (.14) 4N 0.5 Elektromanyetik Alan Şietleri Elektromanyetik kuvvet oğaa bulunan ört kuvvetten biriir. Fizikçi Davi Griffiths e göre elektromanyetik alan şieti şöyle tanımlanır: Bir elektrik yükü, tüm uzaya varlığını hissettiren elektrik ve manyetik alanlar oluşturur; bu alan içine yer alan iğer her yük bir kuvvet hisseer. İşte bu kuvvete e elektromanyetik alan kuvveti enir. [3] Elektromanyetik alan şieti kavramını üç ana urumla incelemek mümkünür. Bu urumlar aşağıa verilmiştir. [4].5.1 Boş uzay sabit alıcı verici antenler için elektrik alan şieti Boş uzay sabit alıcı verici antenler için elektrik alan şieti enklem (.15) eki gibi gösterilebilir. r (,, f ) cos f ( t c) Er ( f, t, u) r (.15) (.15) nolu formüle, f gönerim frekansı, t zaman, (,, f ) verilen yöneki anten esenlerinin (pattern) çarpımıır. Alıcı antenin bulunuğu yer e u ( r,, ) olarak verilir. c ışık hızıır. r ise alıcı ve verici anten arasınaki mesafeir. cos f ( t) terimi e iletilen işaretin sinüzoial yapısını temsil eebilmek için verilmiştir. Alıcı ve verici arasınaki kanalı lineer zamanan bağımsız (LTI) kanal olarak tanımlamak mümkünür. Belirli bir u pozisyonu için sistem fonksiyonu (.16) aki gibi tanımlanabilir. 6

22 jfr / c (,, f ) e H( f ) (.16) r.5. Boş uzay hareketli anten urumu için alan şieti Boş uzaya hareketli anten urumu için alıcı antene oluşan elektromanyetik alan şieti eğeri enklem (.17) e verilmiştir. v r0 (,, f ) cos f (1 c) t c ) Er ( f, t,( r0 vt,, ) (.17) r vt 0 (.17) enklemine r 0 verici antenin ilk konumunu verir. v terimi ise hareketli vericinin hızını vermekteir..5.3 Yansıtıcı uvar ve sabit anten urumu için alan şieti Aşağıaki şekile alıcı antenin alığı elektromanyetik alan şietinin, verici antenin ilettiği cos f ( t) sinüzoial terim ile bu işaretin uvaran yansımasının toplamı şekline oluğu gösterilmekteir. r Şekil.1 : Direkt yol ile yansıma yolunun gösterimi. Bu urum için elektromanyetik alan şieti enklem (.18) eki gibi verilebilir.[4] E r r r cos f ( t ) cos f ( ) ( f, t) c c r r (.18) Alınan işaret gien ve yansıyarak gelen iki işaretin f frekansı için toplamıır. Bu iki alga arasınaki faz farkı enklem (.19) aki gibi yazılabilir. 7

23 f ( c r) fr c (.19) İki alga arasınaki faz farkı olunca iki işaret birbirlerini kuvvetleniren yapıcı girişim yaparlar. Böylece alınan işaret kuvvetlenmiş olur. Eğer faz farkı nin tek katları olursa, yıkıcı girişim oluşur ve alınan işaret zayıflar..6 Evre-Uyumluluk Kavramı İşarette girişime bağlı olarak tepeler ve çukurlar oluşur. Tepe ile çukurlar arasınaki fark evre-uyumlu aralık olarak tanımlanır. Bu aralık (.0) eki gibi gösterilebilir. c x (.0) 4 Denklem (.0) e alga boyu stanart bir şekile (.0a) aki gibi tanımlanır. c (.0a) f Yapıcı ve yıkıcı algalar frekansa bağlı olarak a eğişirler. Sabit bir r eğeri için, f eğeri, enklem (.1) eki gibi eğiştiğine işaret ya bir tepe veya bir çukur yapar. 1 r r c c 1 (.1) Duvaran yansıyarak gelen alganın geliş süresi ile oğruan gelen alganın geliş süresi arasınaki fark çoklu yol gecikme saçılması olarak tanımlanır. Bu ifae enklem (.) e gösterilmiştir. T r c r c (.) Diğer bir eğişle farklı sinyal yolları için en uzun yayılım (propagasyon) gecikmesi ile en kısa yayılım gecikmesi arasınaki fark olarak a tanımlanabilir. Bunun bir sonucu olarak frekans 1 T ile orantılı olarak eğişirken yapıcı ve yıkıcı girişim algaları e önemli bir biçime eğişir. Gecikme saçılmasının tersi olan bu parametreye evre uyumlu bant genişliği enir. Evre uyumlu bant genişliği W c aşağıaki (.3) formülüneki gibi yazılabilir. [4] 8

24 W C 1 (.3) T Kablosuz kanallar hem frekans hem e zamana eğişirler. Zamanaki eğişim, iğer bir eğişle zaman evre uyumluluğu, bir kanalın belirli bir zaman aralığına ne kaar hızlı eğiştiğini gösterirken, frekansta eğişim, iğer bir eğişle frekans evre uyumluluğu, kanalın frekans eğişimlerine ne kaar hızlı eğiştiğinin bir göstergesiir. Zaman evre uyumluluğu, evre uyumluluk süresiyle (Tc) verilir. Bu süre (.4) formülüneki gibi verilebilir, Tc 1 4Ds (.4) olarak hesaplanabilir. (.4) ifaesine verilen Ds yani Doppler saçılması eğeri Doppler kaymaları arasınaki en büyük farktır. Doppler saçılması arttıkça evre uyumluluk süresi üşer, yani kanal çok aha kısa süreler içine eğişiklik gösterir..7 Kanal Karakterini Etkileyen Durumlar Kanal karakteristiklerini belirleyen sönümlenme ve saçılma parametreleri varır. Önemli parametreler aşağıa anlatılmıştır. Parametrelerin özetine Tablo. en erişilebilir..7.1 Hızlı Sönümlenme Kanalın evre uyumluluk süresinin kanalın gecikme gereksinimlerinen büyük olması urumuur. Kanal karakteristiğinin hızlı bir şekile eğiştiğinin bir göstergesiir. Hızlı sönümlemeli kanallara gönerilen her sembol için kanalların ayrı kanal kazanç katsayıları alığı üşünülebilir..7. Yavaş Sönümlenme Kanalın evre uyumluluk süresinin kanalın gecikme gereksinimlerinen küçük olması urumuur. Kanal karakteristiğinin yavaş bir şekile eğiştiğinin bir göstergesiir..7.3 Düz Sönümlenme Giriş işaretinin bant genişliği W C evre uyumlu bant genişliği eğerinen küçük oluğu urumaki kanala üz sönümlenmeli kanal enir. Bu uruma gecikme 9

25 saçılması T bir sembol periyou olan W 1 eğerinen aha küçük olur. Kanalaki her bir frekans eğeri birbirine yakın miktara sönümlenir. Düz sönümlemeli kanallara iletim periyou boyunca kanalın sabit kalığı üşünülebilir..7.4 Seçici Sönümlenme Giriş işaretinin bant genişliği W C evre uyumlu bant genişliği eğerinen büyük oluğu urumaki kanala seçici sönümlenmeli kanal enir. Kanalaki her frekans eğeri farklı miktarlara sönümlenir. Kanal karakteristikleriyle ilgili bilgiler Tablo. e özetlenmiştir. [4] Tablo.: Kanal karakteristikleri özeti. Kanal Türü Hızlı Sönümlenme Yavaş Sönümlenme Düz Sönümlenme Seçici Sönümlenme Düşük Saçılmalı Kanal Karakteristiği T C << Gecikme Gereksinimi T C >> Gecikme Gereksinimi W << Wc W >> Wc T << T C.8 İstatistiksel Kanal Moelleri Matematiksel olarak bir kablosuz kanalın moellenebilmesi için kanalın en azınan istatistiksel bir moelle örtüştürülmesi gerekmekteir. Bu açıan bakılığına oluşturulabilecek en basit kanal moelinin aşağıaki varsayımlar ışığına yapılması gerekmekteir. Bu varsayımlar: Sonsuz sayıa yansıma olması Oluşan yansımaların istatistiksel olarak bağımsız olması Oluşan saçılmaların istatistiksel olarak bağımsız olması Saçılma ve yansıma yollarınan geçen işaretin rasgele genlik eğerlerine sahip olması 10

26 i.ci yolun fazı φ i, (.5) eki gibi tanımlanabilir. i f C i (.5) (.5) enklemineki tanıma bakılığına fazın π nin katlarıyla oğru orantılı olarak eğiştiği gözükmekteir. fc eğeri e i i oranıyla orantılıır. Buraa i i.ci yola alınan mesafe, λ ise taşıyıcı alganın alga boyuur. Aynı formüleki τ i eğeri ise sürekli zaman çoklu yol sönümlemeli kanal işaretineki giriş işaretineki zaman kaymasıır. Çoklu yol sönümlemeli kanallar için sürekli ve kesikli zaman işaretleri aşağıaki (.6) ve (.7) formüllerineki gibi verilebilir. y ( t) a ( t) x( t ( t)) w( t) (.6) i i m hl mxm l wm l i y (.7) Buraa h l [m] eğeri (.7a) enklemineki gibi yazılabilir. [4] h l j f i m W m a m W e cl m W W c ( / ) ( / ) sin ( / ) i i i (.7a).9 Kablosuz Haberleşmeeki Kısıtlamalar Haberleşme sistemlerinin temel problemi, Claue Shannon un eiği gibi, bir noktaan verilen mesajın veya mesaj işaretinin başka bir noktaan tamamen veya kısmen ele eilmesiir. [5] Genel anlama bakılığına kablosuz haberleşmeeki kısıtlamaları yei ana başlıkta sıralamak mümkünür: Mobil terminallereki çıkış gücü seviyesi Ortamın girişim güç seviyesi Ortamaki gürültü seviyesi Bozunum (istorsiyon) Kullanılabilecek sınırlı bant genişliği Kapsama alanı problemleri (saçılma ve sönümlemeler) Alıcı tarafınaki onanımsal sınırlamalar 11

27 Çevresel faktörler.9.1 Mobil Terminallereki (MT) Çıkış Gücü Hareket een kablosuz cihazların (örneğin cep telefonlarının) taşınabilir olması için belirli ölçülere olması gerekliir. Bu yüzen sınırlı bir pil ömrüne sahiptirler. MT lereki çıkış gücünün yükseltilmesi pil ömrünü üşürecek ve bu neenle cihazlar kullanılmaya elverişli olmaktan çıkacaklarır. Ayrıca uluslararası stanartlar gereği her MT nin çıkış gücünün belirli bir aralıkta bulunması gerekliir. [6].9. Ortamın Girişim Güç Seviyesi Girişim, iğer aıyla enterferans aynı (ya a yakın) frekanslara yayın yapan cihazların göneriği işaretlerin birbirlerine karışmaları sonucu oluşur. Diğer bir eğişle girişim, çok kere insanlar tarafınan oluşturulan ve gönerilen işarete benzeyen yabancı işaretlerin neen oluğu bozulmalarır. [7] Ortamaki girişimin varlığı, alıcı tarafta temiz işaret alınmasını engeller ve çeşitli haberleşme problemlerine yol açar..9.3 Ortamaki Gürültü Seviyesi Yayın yapan her cihaz haberleşme kanalı için bir gürültü kaynağıır. Gürültüyü oluşturan bir iğer etken e günlük hayatta kullanılan elektronik aletlerir. İçinen akım geçen her elektronik alet e çevresine bir elektromanyetik alan oluşturur ve bu a haberleşme sistemleri için bir gürültü kaynağıır. Diğer bir ifaeyle, gürültü rasgele ve önceen tahmin eilemeyen elektriksel işaretlerir. [7] Genel anlama girişim e gürültü olarak sayılabilir..9.4 Bozunum (Distorsiyon) İeal olmayan sistem cevabınan olayı işaretin biçimineki eğişme olarak tanımlanabilir. Gürültü ve girişimen farkı işaret kesiliği ana bozunumun a ortaan kalkmasıır. [7].9.5 Kullanılabilecek Bant Genişliği Kablosuz haberleşme için ayrılan bant genişliği kaynağı sınırlıır. Bulunulan ülkenin telekomünikasyon otoritesinin belirleiği frekans aralığının ışına yayın yapılamaz. [8] Ayrıca yeni frekans satın almak ekonomik bir çözüm olmaığı için en son 1

28 üşünülecek bir çözümür. Bu yüzen bant genişliği e haberleşmeyi kısıtlayan bir etkenir..9.6 Kapsama Alanı Problemleri (Saçılma ve Sönümlemeler) Günümüze mobil haberleşmenin büyük çoğunluğu ekonomik açıan zengin olan kentsel (metropolitan) bölgelere gerçekleşmekteir. Kentsel bölgelereki bina yoğunluğunun yüksek olması ve bina yapımına kullanılan materyaller e elektromanyetik algaların üzgün bir şekile yayılmasına izin vermez ve oluşan çoklu yol yansımaları neeniyle gönerilen işarette çeşitli sönümlemelerin oluşmasına neen olur. Ayrıca mobil ünite ile baz istasyonu arasınaki mesafe uzaıkça kullanılan frekansın yüksekliği ile oğru orantılı olarak yayılım zayıflaması a oluşacaktır. [9].9.7 Alıcı Tarafınaki Donanımsal Kısıtlamalar Kullanılan alıcılar genel itibarıyla aynı frekansta baz istasyonunan mobil terminale oğru alım ve mobil terminalen baz istasyonuna oğru gönerim yapamazlar. Eş frekanslı olarak alım ve gönerim yapmak, alınan sinyal seviyesi ile gönerilen sinyal seviyesi arasına büyük farklar oluğunan olayı pek mümkün eğilir. Bu tarz bir işlemin gerçekleşmesi (alıcı ve vericinin aynı onanıma sahip olması) mobil terminale gelen gücün yüksek olması neeniyle alıcı taraftaki giriş katlarını yakabilir. Bu yüzen giriş katlarına çeşitli sınırlayıcılar ve filtreler kullanılmalıır. Bunun bir sonucu olarak onanımlar karmaşıklaşır ve ekonomik olmaktan çıkarlar..9.8 Çevresel Faktörler Çevresel faktörler mobil haberleşmenin sağlıklı yapılmasına olumsuz etki etme potansiyeline sahiptir. Kullanılan taşıyıcı frekansın havaaki gazlar ve su buharıyla etkileri, var olan yağış rejimi, bitki örtüsü, bölgenin coğrafi yapısı gönerilen işarette zayıflamalara ve saçılmalara yol açması neeniyle ikkate alınmalıır. [30] 13

29 3. İŞBİRLİKÇİ ÇEŞİTLEME 3.1 Genel Bilgiler Son yıllara, var olan uzay ve zaman çeşitlemelerine ek olarak yeni bir çeşitleme türü ortaya atılmıştır. İşbirlikçi çeşitleme aı verilen bu teknikte, vericien alıcıya oğru alternatif yollar oluşturularak anten (uzay) çeşitlemesi sağlanır. Bu yeni teknikte mobil terminallerin birbirleri üzerlerinen haberleşmeleri sağlanılarak kablosuz ağlaraki her birime tek anten bulunması kısıtlamasının önüne geçilmiş olur. Bu esnaa kullanılan terminaller, sensör ağlarınaki sensörler olabileceği gibi, cep telefonları veya kablosuz erişim noktaları (AP) yaa kablosuz şebeke arabirim kartları (WNIC) a olabilirler. Böylece, noktaan noktaya haberleşmek yerine çok noktaan tek noktaya, tek noktaan çok noktaya ve çok noktaan çok noktaya haberleşme türleri kullanılmış olur. 3. İşbirlikçi Sistem Elemanları İşbirlikçi sisteme başlıca üç eleman bulunmaktaır. Bu elemanlar, Kaynak (Verici) Röle Heef (Alıcı) olarak alanırılırlar Verici (Kaynak) Yayın yaparak keni enformasyonu göneren sistem elemanıır. Genellikle alınan sistem moellerine tek kaynak oluğu varsayılır. Bazı işbirlikçi sistem protokollerine iki aet kaynağın a kullanılığı görülmüştür. [33] 14

30 3.. Röle (İletici) Kaynaktan alığı veriyi tekrar üreterek veya saece kuvvetlenirerek heefe gönerir. Röleler yarı çift yönlü (yarı-ubleks) iletim yaparlar. Yani bir zaman kanalına kaynaktan alıkları işareti inleyebilirken iğer zaman kanalına bu işareti alıcıya gönerebilirler. Eş zamanlı alım ve iletim yapmak röle yapısını karmaşıklaştıracağınan tercih eilmeyen bir yöntemir. Sisteme bir röle kullanılacağı gibi biren çok röle e kullanılabilir. Hatta belirli bir röle grubu iletim görevine kaynağa yarım eerken başka bir röle grubu a kaynaktan gelen işaretin alınmasına heefe yarımcı olurlar. Bu tarz sistemlere sanal çok girişli çok çıkışlı sistemler (virtual MIMO) aı verilir. [3] 3..3 Heef (Alıcı) Heef, vericien gönerilen işaretin algılanması ve ulaşması gereken son noktaır. İstatistikesel olarak bağımsız yollaran gelen işaretler alıcıa çeşitli yöntemlerle birleştirilirler. Birleştirme yöntemleri ile ilgili aha çok bilgiye gelecek bölümeki Birleştirme Protokolleri kısmınan ulaşılabilir. 3.3 Çeşitleme Uygulamaları Çeşitleme, mesajın uzaya, zamana veya frekansta eğişik yollaran alıcıya ulaşması anlamına gelmekteir. Alıcı ile verici arasına farklı yollar kullanılması neeniyle kötü kaliteli bir kanalı kullanma zorunluluğu ortaan kalkmıştır. Alıcı ile verici arasınaki kanalın kalitesini birbirinen bağımsız iki veya aha fazla kanalın kanal katsayıları belirlemekteir. Genel olarak üç ana çeşitleme uygulaması (uzay, zaman, frekans) olmakla beraber günümüze beş aet farklı teknikle çeşitleme yapılmaktaır Uzay (Anten) Çeşitlemesi Uzaya kullanılan yolların birbirinen fiziksel olarak farklı olmasıır. Bu şekile oluşan kanalların sönümleme karakteristikleri birbirlerinen farklı olur ve çeşitleme sağlanır. [33] Çeşitlemenin sağlanabilmesi için alıcı veya verici tarafta birbirlerinen yeterince uzakta antenler kullanılması gerekliir. Özellikle mobil ünitelere bir yerine iki anten kullanmak, antenlerin birbirlerine çok yakın olması neeniyle kullanılan yollar arasınaki ilişkiyi farklılaştırmaya yetmeyeceği için çok etkin bir 15

31 çözüm eğilir. Ancak baz istasyonu tarafına bu tarz çözümlere giilebilir. Çok girişli çok çıkışlı (MIMO) sistemler uzay çeşitlemesinin en çok yapılığı sistemlerir. Anten sayısı arttıkça çeşitleme miktarı a artar ancak belirli sayıa antenen fazlasının kullanılması hem ekonomik açıan hem e kullanılan onanımı karmaşıklaştırması açısınan pek pratik bir çözüm eğilir Zaman Çeşitlemesi Mesajın vericien alıcıya gönerilirken zamana ayrılmış birbirinen farklı yollar kullanması, zaman çeşitlemesi olarak alanırılır. Bunun için gönerilecek işaret zamana belirli aralıklarla karşı tarafa yollanır. Zaman çeşitlemesinen verim alınabilmesi için, gönerim yapılan yolun istatistiksel karakteristiğinin eğişmesine yetecek kaar zaman geçtikten sonra iletim yapılmalıır. Günümüze sık kullanılan bir yöntemir. Alıcı ve verici tarafına tek antenle bu işlem gerçekleştirilebilir. [33] Bu işlem için, hem alıcı hem e verici taraftaki uç birimlerin hassas saatlere sahip olmaları ve karşılıklı senkronize olabilmeleri gerekmekteir. Zaman çeşitlemesine ek olarak gönerilen enformasyon hata enetimi vs. amaçlarla kolanarak gönerilebilir. Kullanılan kolar, süper ortogonal uzay-zaman koları [34], blok kolar [35], turbo kolar [6] vs. olabilir Frekans Çeşitlemesi Gönerilen işaretin farklı frekanslara tekrar tekrar gönerilmesiir. Frekans seçmeli sönümleme neeniyle, farklı frekanslara alternatif yollar oluşturularak ve bu yollaran gönerim yapılarak çeşitleme sağlanabilir. [33] Polarizasyon Çeşitlemesi İşaretlerin aynı frekansta ve zamana fakat farklı polarizasyonlara gönerilmesiir. Hem verici hem e alıcı tarafta farklı polarizasyonlu antenler kullanılmalıır. [36] Uzay çeşitlemesine benzerlikler taşımaktaır. Mikroalga rayo haberleşmesinin yapılığı yerlere çeşitleme sağlamak veya kapasite arttırmak amacıyla kullanılabilir. Ticari kullanımına, NEC firmasının Pasolink isimli mikroalga rayo link sistemlerine kullanığı XPIC özelliği polarizasyon çeşitlemesi sağlaması neeniyle örnek olarak verilebilir. 16

32 3.3.5 Kolama Çeşitlemesi Gönerilen işaretin farklı ortogonal kolar ile kolanarak biren fazla kolama kombinasyonuyla alıcıya iletilmesiir. Aynı şekile, alıcıa a ko çözme ve birleştirme işlemleri yarımıyla haberleşme kalitesi arttırılabilir. Kolama çeşitlemesine örnek olarak ko bölmeli çoklu erişim (CDMA) yöntemleri verilebilir. Yukarıa anlatılan çeşitleme çözümlerinin hepsi haberleşme kalitesineki kısıtlaran kurtulmak ve haberleşme kalitesini arttırmak için kullanılabilir. [33] Ko Bölmeli Çoklu Erişim (CDMA) Ko bölmeli çoklu erişim (CDMA) metou saçılma spektrumu moülasyonu aracılığıyla gerçekleştirilen bir tekniktir. Saçılma spektrumu moülasyonu ise iki şekile gerçekleştirilebilir. Bu metotlar aşağıa verilmiştir: Direkt izi yayılması spektrum tekniği Frekans hoplama tekniği Direkt izi yayılması spektrum tekniği Bu teknikte iki aşama varır. Birinci aşamaa var olan veri genişbantlı kou moüle eer. Bu ko sayesine ar bantlı işaret geniş bantlı işarete önüştürülür. İkinci aşamaa ise geniş bantlı işaret faz kayırmalı anahtarlama tekniği ile (Ör BPSK) tekrar moüle eilir. [37] Frekans hoplama tekniği Frequency hoplama tekniğine ilk aşama irekt seri saçılma spektrumu tekniğinekiyle aynıır. İkinci aşamaa ise veri ile moüle eilmiş geniş bantlı işaretin taşıyıcı frekansı söze-rasgele (pseuo-ranom) bir şekile eğiştirilir. Her iki tekniğin e kullanılabilmesi gürültüye benzeyen bir saçılma kounun var olması gerekmekteir. Bu koa söze gürültü serisi enir. [37] Söze Gürültü Serisi (PN) Söze gürültü, gürültüye benzeyen bir alga formuna sahip olan periyoik ikili seriir. Genellikle geri beslemeli kayırmalı yazıcı ile sağlanır. Bu yazıcının içine m aet saece iki hafıza eğerini tutabilen kapanlar varır. Ayrıca kayırmalı yazıcının çıkışınan alınan ikili işaret girişe bir geri besleme ile tekrar getirilmekteir. Devre tek bir saat yarımıyla çalışır. Her saat arbesine kapanların hafızasınaki eğer bir sonraki kapana kayırılır ve geri besleme yolunaki 17

33 mantıksal evree yeni ikili eğer üretilip ilgili kapanın eğeri güncellenir. Şekil 3.1 e söze gürültü serisini üreten evre gösterilmiştir. Şekil 3.1 : Geri beslemeli kayırmalı yazıcı evresi s j k j.ci kapanın k.cı saat arbesine tuttuğu eğer olsun, bu uruma kayırmalı yazıcının k.cı saat arbesi geliği ana içine barınırığı eğerler kümesi (4.1) ifaesineki gibi gösterilebilir. { s 1 k, s k, s 3 k,..., k s m } k 0 (4.1) Başlangıç anına a k nın eğeri sıfırır. Kayırmalı yazıcının tanımınan (4.) eki eşitlik ele eilebilir. s j k 1 s ( k), Ele eilen bu ifaee j k 0 1 j m (4.) s 0 k k.cı saat arbesi geliği ana ilk kapana uygulanan giriş eğerini belirtmekteir. Belirlenmiş bir m eğeri için geri beslemeli kayırmalı yazıcının çıkışına istenilen özel sahte gürültü serisi oluşturulur. m kapana sahip bir kayırmalı yazıcı evresine oluşabilecek urumların sayısı, iğer bir eğişle urum uzayının büyüklüğü m olur. Bu neenle, oluşturulan söze gürültü serisi en fazla m sembollük bir periyoa sahip olacak ve kenini her m sembole tekrarlayacaktır. Kayırmalı yazıcı eğer geri besleme yollarına saece moül- toplayıcıları kullanılırsa oğrusal olur. Böylece, sıfır urumuna (tüm kapanların sıfır tutması) izin verilmemesini sağlanır. Bu şekile bir tanımlamaya giilmesinin 18

34 neeni, sıfır urumuna geri besleme yoluna üretilen s 0 k eğeri her zaman için sıfır olacaktır. Böylece kayırmalı yazıcı her zaman için sahip olacağı sıfır urumunu koruyacak ve çıkışta üretilen seri tamamen sıfırlaran meyana gelecektir. Bunun bir m sonucu olarak oğrusal geri beslemeli kayırmalı yazıcı için periyot 1 i aşamaz. [37] m Not: Eğer periyot 1 ise bu seriye en büyük uzunluklu seri enir. 3.4 Önerilen Moeller Bu bölüme işbirlikçi çeşitleme konusuna geliştirilmiş erişim moellerine yer verilecektir Girişimli Direkt İletim Bu teknikte her iki kullanıcı a aynı zaman aralığına yayın yaparlar. Tabii ki eş zamanlı yayının sonucu olarak alıcı (baz istasyonu) tarafına girişim oluşur. Herhangi bir işbirliği kullanılmaz. Şekil 3. e Rayleigh sönümlemeli kanalaki irekt iletime ilişkin bit hata oranı (BER), işaret gürültü oranı (SNR) grafiği çizirilmiştir. Şekil 3.3 en ilgili zaman iyagramına ulaşılabilir. [] Şekil 3. : Direkt iletim için BER-SNR grafiği 19

35 Şekil 3.4 en sistem topolojisine ulaşılabilir. Şekil 3.3 : Girişimli irekt iletim zaman iyagramı Şekil 3.4 : İşbirliksiz girişimli irekt iletim sistem topolojisi 3.4. Dik (Ortogonal) Direkt İletim Her kullanıcının birbiriyle çakışmayan zaman aralıklarına iletim ortamını paylaşmalarıır. Zaman paylaşımlı bir yapı varır. İletim periyounun ilk yarısına bir numaralı kullanıcı yayın yaparken, periyoun ikinci yarısına iki numaralı kullanıcı yayın yapar. [] Şekil 3.5 e ilgili zaman iyagramı, Şekil 3.6 a ise sistem topolojisi gösterilmiştir. Şekil 3.5 : Dik (ortogonal) irekt iletim zaman iyagramı Şekil 3.6 : Dik irekt iletim için sistem topolojisi 0

36 3.4.3 Dik (Ortogonal) İşbirlikçi Çeşitleme Mobil terminaller yine birbirleriyle zaman paylaşımlı olarak iletim ortamını kullanırlar; ancak birinci kullanıcının yaptığı yayın saece BS tarafınan alınmaz. Aynı zamana ikinci kullanıcı a bu yayını alır. İkinci zaman periyouna ikinci kullanıcı birinci kullanıcıan alığı enformasyonu çeşitli protokoller yarımıyla yenien üreterek, kolayarak veya kuvvetlenirerek BS e oğru tekrar gönerir. Aynı işlem üçüncü ve örüncü zaman periyotlarına birinci kullanıcı tarafınan ikinci kullanıcı için yapılır. [] Şekil 3.7 en işbirliğinin yapılığı ilgili zaman iyagramına, Şekil 3.8 en ise ik işbirlikçi çeşitlemeeki sistem topolojisine ulaşılabilir. Bu urum iki kaynaklı urum olarak a moellenebilir. Şekil 3.7 : Dik işbirlikçi çeşitleme zaman iyagramı Şekil 3.8 : Dik işbirlikçi çeşitleme sistem topolojisi Eşeğer Kanal Moeli Kanal moelini oluştururken, kaynak enformasyonu üreten birim olarak, iletici alığı enformasyonu alıcı tarafa göneren birim olarak, alıcı ise çeşitli yollaran gönerilen enformasyonu birleştirerek alan birim olarak tanımlanır. 1

37 Şekil 3.9 : Dik işbirlikçi çeşitleme için eşeğer kanal moeli [4] Dik irekt iletim için kaynak ile alıcı arasınaki (K->A) kanal moelini (4.3) enklemineki gibi tanımlayabilmek mümkünür. y n a x n z n, (4.3) s s Buraa kanalın arı arına N efa kullanılığı varsayılarak, N x s n kaynaktan gönerilen işaret (n=1,..., ) ve n y alıcı tarafta alınan işaret (n= N 1 N,...,N) olarak alınabilir. Zamana bir ayrım yapılığınan olayı kaynak [1, N ] aralığına yayın yaparken, ikinci kaynak bu aralıkta sessizliğini korur ve [ 1, N] aralığına keni işaretini gönerir. Dik işbirlikçi çeşitleme uygulanığına ise kanal moeli, (4.4), (4.5) ve (4.6) formüllerineki gibi gösterilebilir. [] y y r y n a x n z n, (n=1,..., 4 N ) (4.4) s r s n a x n z n s s r, (n=1,..., 4 N ) (4.5) n a x n z n N r, r (n= 1 4 N,..., ) (4.6) Benzer şekile bloğun geri kalan yarısı için e aynı urum geçerliir. Araaki tek fark kaynağın iletici ile yer eğiştirmesiir. (4.3), (4.4), (4.5), (4.6) formüllerine yayılım zayıflamasının ve frekans seçmesiz sönümlemenin (frequency non-selective a i, j

38 faing) etkilerinen oluşur. simetrik, varyansı a, katsayıları, ortalaması sıfır, bağımsız, airesel i j i, j olan kompleks Gauss rastlantı eğişkenleriir. n z j ise alıcı tarafta oluşan alıcı gürültüsü, sistemeki girişim ve iğer gürültüleri kapsayan ortak terimiir. z j n katsayılarının a ortalaması sıfır, bağımsız, simetrik ve varyansı N 0 olan kompleks Gauss rastlantı eğişkenleriir. İşaret gürültü oranı (SNR) (4.7) formülüneki gibi hesaplanabilir. [] SNR Pc N W 0 (4.7) (4.7) ifaesine P c yayın yapan terminalin ortalama güç sabitiir (Joule/sn). W ise kullanılan bant genişliğiir (Hz). Spektral verim R ise, r (bit/sn) cinsinen hız olmak üzere (4.8) formülüneki gibi hesaplanabilir. Spektral verimin birimi bit/sn/hz ir. r R W (4.8) Bir kanalı (SNR,R) çiftleriyle tanımlamak a mümkünür. Hatta kanalı (4.9) enklemineki gibi (SNR NORM, R) şekline veya (4.10) aki gibi (SNR, R NORM ) şekline tanımlamak aha kompakt bir yapı sağlayabilir. [] SNR SNR NORM R (4.9) 1 R NORM R log SNR (4.10) s, 1 Toplanır beyaz Gauss gürültülü (AWGN) bant genişliği W olan kanal için SNR, SNR s, şekline yazılabilir. SNR NORM > 1 ifaesi SNR ın en küçük spektral verim sağlayacak SNR eğeriyle normalize eilmesi sonucuna ortaya çıkar. R NORM < 1 ifaesi e spektral verimin, en büyük ele eilebilir spektral verimle normalize eilmesi sonucu ortaya çıkar. Kanalı tanımlamakta kullanılan (SNR NORM, R) ve (SNR, R NORM ) çiftleri arasına çifteşlik (ualite) varır. Sonuçlar göstermiştir ki (SNR NORM, R) ifaesine normalize SNR kazancıyla spektral verim arasına ters orantı varır. Aynı şekile çeşitleme sırası (iversity orer) ile spektral verim arasına ters orantı bulunmaktaır. Buna aynı zamana çeşitleme-çoklu erişim ters orantısı (iversity-multiplexing traeoff) a enir. [] 3

39 Not: Çeşitli kaynaklara a i, j katsayıları kanal kazancı olarak geçmekteir ve h i, j şekline gösterilmekteir. Benzer şekile bant genişliği eğeri W, bazı kaynaklara B ile sembolize eilirler. Buna ek olarak toplanır beyaz Gauss gürültüsü terimi olan z j n eğeri iğer kaynaklara n j n veya n w j olarak a gösterilmekteir. Bu tez metni içine e benzer bir gösterim yapılacak olup a, katsayılarının içine ilgili i j birimin yayın gücü ahil eilmiş olarak kabul eilecektir. h, katsayıları ise ilgili i j birimin yayın gücünü içermeyecek şekile kabul eilecektir Kolamalı İşbirliği Kolamalı işbirliği, işbirliği ile kanal kolamasını entegre een bir tekniktir. Bu teknik, her kullanıcının ko kelimelerinin farklı oranlara birbirlerinen bağımsız sönümlemeli yollaran gönerilmesi şekline çalışır. Temel fikir, her kullanıcının göneriği enformasyonla işbirliği yaptığı partnerinin enformasyonunun oğru şekile iletilme olasılığını arttırmak üzerine kurulmuştur. Bu işbirliği işlemi başarısız oluğu takire her iki kullanıcı a işbirliksiz uruma geri önerler. Kolamalı işbirliğinin veriminin anahtarı bütün bunların altına kullanıcıların birbirlerinen karşılıklı geri besleme almak yerine, önceen tasarlanmış koların kullanılıyor olmasıır. [7] Kullanıcılar kaynak verilerini bloklar haline bölerler ve bunlara hata kontrol amacıyla çevrimsel artıklık kolarını (CRC) ekleyerek ileticiye oğru gönerirler. Her kullanıcının verisi, N 1 ve N bitlerini içerek şekile segmentlere ayrılmış kokelimeleri oluşturacak şekile kolanır. Buraa N 1 ilk kullanıcıya ilişkin enformasyon iken, N ikinci kullanıcıya ait enformasyon alanıır. Diğer bir eğişle gönerilen bloğun büyüklüğü N, (4.11) eşitliğineki gibi yazılabilir. N N 1 N (4.11) Veri iletim periyou her iki kullanıcı için e iki zaman aralığına bölünmüştür. Çerçeve aı verilen bu aralıklara her kullanıcı önce keni enformasyonunu gönerir. Daha sonra a işbirliği yaptığı kullanıcının verisini gönerir. Şekil 3.10 a kolamalı işbirliğinin çalışma biçimi ve sistem mimarisi gösterilmiştir. [8] 4

40 Şekil 3.10 : Kolamalı işbirliğine sistem mimarisi Kolamalı işbirliği yapılırken çeşitli kolar kullanılabilir. Bu kolar blok veya evrişim koları (Ör: Turbo kolar veya hız uyumlu elinmiş evrişim koları (RRPC)) olabilir. RRPC kolarının tam işbirliği amacıyla kullanılığı uruma aynı bit hatası için 4-10 B civarına SNR a iyileşme oluştuğu görülmüştür. Ayrıca aynı blok hata oranı için bakılacak olunursa bu iyileşmenin 3-9 B arasına eğişmekte oluğu görülmekteir. [38] Şekil 3.11 ve Şekil 3.1 eki grafiklere sırasıyla bit hata oranı BER SNR ve blok hata oranı BLER SNR eğişimleri çizilmiştir. [38] Her iki grafik e yavaş bayılmalı (sönümlemeli) Rayleigh kanallarının varoluğu ve kullanıcılar arasına gönerim kanalının ortalama 10B lik SNR eğerine sahip oluğu varsayımı altına çizirilmiştir. 5

41 Şekil 3.11 : RRPC için her kullanıcı tarafınan alınan BER-SNR grafiği Şekil 3.1 : RRPC için her kullanıcı tarafınan alınan BLER-SNR grafiği 6

42 Şekil 3.11 ve Şekil 3.1 e verilen %50 ve %5 işbirliği koşulları, her kullanıcının işbirliği yaptığı partnerinin ne kaarlık enformasyonunu taşıığına göre eğişmekteir. İşbirliği yüzesi (İY) (4.1) ve (4.13) formülleri yarımıyla hesaplanabilir. İY 1 N 100 N1 N (4.1) İY 1 N 100 N1 N (4.13) Her iki kullanıcıa a aynı orana işbirliğine katılığınan olayı İY1 İY olur. 7

43 4. İŞBİRLİKÇİ ÇEŞİTLEME PROTOKOLLERİ İşbirlikçi çeşitleme, kaynak ve röle tarafına iletim protokolleri ve alıcı tarafta birleştirme protokolleri olarak sınıflanırılabilir. 4.1 İletim Protokolleri İletim protokollerini altı ana protokol ailesine bölmek mümkünür. 1. Kuvvetlenir ve ilet protokolü. Çöz ve ilet protokolü 3. Seçmeli iletim protokolü 4. Dinamik iletim protokolü 5. Geri beslemeli iletim protokolü 6. Sıkıştır ve ilet protokolü Kuvvetlenir ve İlet Protokolü Kuvvetlenir ve ilet protokolüne iletici terminal kenisine gelen işareti çözmeen kuvvetlenirir ve alıcı tarafa gönerir. Bu protokolün ezavantajı, ileticiye gelen giriş işaretinin içine bulunan gürültü teriminin e kuvvetlenirilerek heefe gönerilmesiir. Kanal moeli olarak (4.4), (4.5) ve (4.6) nolu formülleri kullanılabilir. n= 1,..., 4 N aralığına x s n enformasyonu kaynak tarafınan ileticiye göneriliğini varsayılsın. N Bu uruma bir sonraki iletim periyouna (n= 1 4 N,..., ) rölenin ilettiği enformasyon (5.1) enklemineki gibi olur. N xr n yr n 4 (5.1) 8

44 Buraa kuvvetlenirme kazancı olur ve (5.) eşitsizliğineki gibi verilebilir. [1] P (5.) as, r P N 0 (5.) eşitsizliğinen e görüleceği gibi kuvvetlenirici kazancı kaynak ile röle arasınaki sönümleme katsayılarıyla (kanal kazancıyla) ve gürültü gücüyle ters orantılıır. Alıcı tarafına alınan sinyaller uyumlu filtre (matche filter) aracılığıyla ayrıştırılarak orijinal işaret ele eilebilir. Şekil 4.1 e kuvvetlenir ve ilet protokolü gösterilmiştir. kuvvetlenir ve ilet protokolü analog bir protokolür. İleticiye gelen işaret çözülmeksizin oğruan kuvvetleniriliğinen ko çözümlemesinin yapılığı protokollere göre çok aha hızlı tepkiler verir. Bu özellikle gecikmeye uyarlı uygulamalara tercih eilir. İleticinin elektronik onanımına büyük karmaşıklık yaratmayacağı çeşitli kaynaklara belirtilse e sayısal-analog ve analog-sayısal neeniyle yine e belirli bir seviyee onanım karmaşıklığı yaratır. Kaynak işareti ve gürültü Kuvvetlenirilmiş işaret ve kuvvetlenirilmiş gürültü kuvvetlenir ilet Röle Heef Kaynak Kaynak işareti Şekil 4.1 : Kuvvetlenir ve ilet protokolü 9

45 4.1. Çöz ve İlet Protokolü Bu protokole iletici kenisine gelen işareti çözer. Daha sonra tekrar üretip alıcı tarafa gönerir. Bu işlemin sakıncası ise, kaynak ile röle arasınaki kanala oluşabilecek bozulmalar neeniyle rölenin kaynağı hatasız çözememesi ve bunun sonucuna hatalı enformasyonu alıcı tarafa gönermesiir. Kanal moeli olarak (4.4), (4.5) ve (4.6) nolu formüller kullanılabilir. Kaynak tarafınan n= [1, aralığına iletilen işaret iletici tarafınan ^ x s n işareti x s n x s n enformasyonu iletici tarafına n N ] 4 y r işareti olarak ulaşır ve bu x s n işaretini tahmin etmek için kullanılır. Tahmin eilmiş şekline gösterilecek olursa, ^ x s n N, n= 1 4 N,..., aralığına alıcı tarafa tekrar kolanarak gönerilir. Bu uruma rölenin ilettiği işaret (5.3) eşitliğineki gibi yazılabilir. ^ N N x r n x s n 4 (n= 1 4 N,..., ) (5.3) Ko çözme işlemi çeşitli metotlarla gerçekleşebilir. Bu metotlar aşağıa belirtilmiştir. Kaynak ko sözcüğünü tahmin eerek tüm mesajın tamamen çözülmesi Tüm mesajın tamamen çözülmesi yerine sembol sembol mesajın çözülerek tüm mesajın çözülme işlemini heef terminale bırakmaktır. Yukarıa anlatılan iki metot incelenecek olursa, röle performansı ile röle karmaşıklığı arasına bir orantı oluğu görülecektir. Bu çalışmaa ileticinin tüm mesajı çözüp alıcı tarafa göneriği varsayılacaktır. Şekil 4. e çöz ve ilet protokolü gösterilmiştir. 30

46 Kaynak işareti ve gürültü Çöz Çözülmüş bitler, 1010 Röle ilet Kaynak Heef Kaynak işareti Şekil 4. : Çöz ve ilet protokolü Çöz ve ilet protokolü, işbirliğinin olmaığı çoklu erişim Gauss kanallarıyla bilgi kuramı açısınan aşağıa karşılaştırılmıştır. Teorem 1: İşbirlikçi çeşitlemenin iletime uygulanmaığı hafızasız çoklu erişim Gauss kanalların çıkışına (alıcı tarafına) çeşitlemeyle ele eilebilir bit hızları (5.4), (5.5), (5.6) eşitsizliklerineki koşulları sağlamalıır. [] R R 1 log 1 0,1 s (5.4) log 1 0, s (5.5) 1 R log 1 0,1 0, R s s (5.6) Teorem : İşbirlikli çeşitlemenin uygulanığı hafızasız çoklu erişim gauss çöz ve ilet kanallar için ulaşılabilir bit hızları R 1 ve R (5.7), (5.8) ve (5.9) eşitsizliklerineki koşulları sağlamalıır. [] R R log( 11, 1) (5.7) 1 s log( 11 1, ) (5.8) s 1 R s s (5.9) 1 R log 1 s0,1 s0, 1 1 (5.4) (5.9) formüllerineki s eğerleri işaret-gürültü oranına karşılık gelmekteir. α eğeri ise işaret gücünün ne orana kanala verileceğini belirleyen bir parametreir ve (5.10) nolu koşulu sağlar. 0, 0,1 31

47 0 1, i 1, (5.10) i Teorem 1 ve Teorem ye göre spektral bant verimleri Şekil 4.3 eki grafikte çizirilmiştir. Not: İlgili çizimi yapan simülasyon kouna, ekteki simülasyon koları bölümünen ulaşılabilir. Şekil 4.3 : İşbirliksiz urum ile çöz ve ilet protokolünün karşılaştırılması Şekil 4.3 e verilen bant verimleri bit/sn/hz cinsinen olup çöz ve ilet protokolünün kullanılığı uruma işbirliksiz çoklu erişim Gauss kanallarına göre yaklaşık 1 bit/sn/hz lik bir spektral bant verim kazancı görülmekteir. Çöz ve ilet protokolü sayısal protokollere örnek olarak verilebilir. İleticiye ulaşan gürültü bileşenleri kuvvetlenir ve ilet protokolüneki gibi güçlenirilmez. Bu açıan ortama girişim yapan işaretler kuvvetlenirilmez ve alıcı tarafta aha temiz bir işaret alınma ihtimali artar. [] Şekil 4.4 e yukarıa anlatılan her iki protokolün karşılaştırması verilmiştir. Aynı zamana bu tekniklerin uzay-zaman koları konusuna Alamouti nin [1] yaptığı çalışma sonucuyla a karşılaştırması verilmiştir. Şekil 4.5 e ise Alamouti şeması farklı alıcı anten sayıları için çizirilmiştir. 3

48 Not: Kullanılan kanallara çoklu yol sönümlemesinin var oluğu varsayılmış ve Rayleigh kanal olarak istatistiksel bir şekile moellenmiştir. Şekil 4.4 : Rayleigh kanalları için protokollerin karşılaştırılması Şekil 4.4 en çıkarılabilecek bir sonuç var olan çeşitleme uygulamalarının Alamouti şemasınan aha iyi hata performansı veriğiir. İletim tarafına çeşitleme yapabilmek için kullanılan bir urum uzay zaman kolarının kullanılığı sistemir. Bu teknik, ilk olarak Alamouti [1] tarafınan ortaya atılmıştır. Şekil 4.5 eki grafikten iletim yapan anten sayısı iki olacak şekile farklı alıcı anten sayıları için BER-SNR eğişimlerine ulaşmak mümkünür. 33

49 Şekil 4.5 : Alamouti şeması Şekil 4.5 eki grafikte iki aet verici anten varken farklı sayıaki alıcı anten için bit hata olasılığının SNR a göre eğişimi verilmiştir. Alıcı anten sayısı arttıkça hata olasılığının azalığı görülmüştür. SNR eğeri yükselikçe e hata olasılığı üşmekteir. Not: Grafiğin çizirilmesi esnasına aet giriş sembolü kullanılmış olup Monte-Carlo simülasyonunun oğal bir sonucu olarak 10-4 hata olasılığınan aha üşük eğerlere kırılmalar oluğu gözlemlenmiştir. Not : Alamouti simülasyon kouna, ekteki simülasyon koları bölümünen ulaşılabilir Seçmeli İletim Protokolü Bekleniliği gibi, sabit çöz ve ilet protokolü kaynak ile röle arasınaki kanalın kalitesiyle sınırlıır. Buna rağmen, kaynak ile röle arasınaki kanal kazançları a sr işbirliği yapan terminaller tarafınan yüksek oğrulukla ölçülebilir. Böylece iletim formatlarını a sr eğerine göre aapte eebilirler. 34