Kuvvetlendir ve aktar işbirlikli iletim tekniğini kullanan DS-CDMA sistemlerinin sönümlü kanallardaki başarım ifadelerinin türetilmesi
Derivation of performance expressions for amplify-and-forward cooperative DS-CDMA systems over fading channels
Yazar: NURİ KAPUCU
Danışman: PROF. DR. İBRAHİM DEVELİ
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Kablosuz ve gezgin iletişim tekniklerinden biri olan doğrudan dizili kod bölmeli çoklu erişim (direct-sequence code-division multiple-access, DS-CDMA), günümüz iletişim teknolojisinde önemli bir yere sahiptir. DS-CDMA tekniğinin temel amacı, frekans sınırlı bir sistemde bant genişliği veriminin sağlanması ve bununla birlikte güvenli bir iletişimin oluşturulmasıdır. Kablosuz ve gezgin iletişim yöntemleri, kablosuz iletişim kanallarında sönümlenme, gürültü ve zayıflama gibi olumsuz etkilere maruz kalmaktadır. Bu olumsuz etkilerden olan sönümlenme, kablosuz ve gezgin iletişim sistemlerinin başarımını önemli derecede düşürmektedir. Literatürde, bu olumsuz etkileri en aza indirmek için iletilecek sinyalin birbirinden farklı sönümlenmeye maruz kalan birden fazla kopyasının alıcıya ulaştırılması tekniği önerilmiştir. Bu teknik "işbirlikli çeşitleme" yöntemi olarak isimlendirilmektedir. İşbirlikli çeşitleme vasıtasıyla kaynak noktasındaki kullanıcı, sinyalini hem direkt olarak hem de röleler üzerinden hedef noktasına iletir. 
Bu tez çalışması kapsamında, DS-CDMA sistemlerine kuvvetlendir-ve-aktar (amplify-and-forward, AF) işbirlikli iletişim yönteminin uygulanması hedeflenmiştir. DS-CDMA sistemlerinin başarımını arttırmak ve sönümleme etkilerini azaltmak amacıyla işbirlikli iletişim yöntemleri kullanılmıştır. Özellikle, bu sistemlere ait toplam işaret-gürültü oranı değeri vasıtasıyla olasılık yoğunluk fonksiyonu, birikimli dağılım fonksiyonu ve moment çıkaran fonksiyon ifadeleri bulunarak başarım ifadeleri türetilmiştir. Bu tez çalışmasında, DS-CDMA sistemleri AF tekniği kullanılarak atlamalı ve işbirlikli sistem modelleri incelenmiştir. DS-CDMA tekniği farklı sönümlü kanallarda tek röleli ve çok röleli sistem modelleri ile incelenmiş ve analitik analizler yapılmıştır. Ayrıca, çok röleli sistem modelinde en iyi röle seçim tekniği ile tam seçim çeşitlemesi tekniği kullanılarak başarım analizleri yapılmıştır. 
Sonuç olarak, bu tez çalışmasında DS-CDMA çoklu erişim sistemlerindeki sönümlenme etkisini azaltmak amacıyla işbirlikli ve atlamalı sistem modelleri kullanılmıştır. İşbirlikli iletim yöntemleri ile DS-CDMA sistemlerinin başarımlarının iyileştirilebileceği gösterilmiştir.

Abstract:
Direct-sequence code-division multiple-access (DS-CDMA) which is one of the wireless and mobile communication techniques, has an important role in our daily communication technology. The main objective of the DS-CDMA technique is increasing bandwith and providing a secure communication in a frequency limited system. Wireless and mobile communication techniques suffer from fading, noise and signal attenuation in wireless communication channels. The performance of wireless and mobile communications is severely degraded by fading which is one of these negative effects. To minimize these negative effects, an efficient technique is proposed in the literature where multiple copies of the transmitted signal which are faded independently are transmitted to the receiver. This technique is called as "cooperative diversity" method. Through cooperative diversity, the user in the source node transmits the signal both directly and via relay nodes to the destination node. 
In the context of this thesis, the application of AF cooperative communication technique into DS-CDMA systems was aimed. In order to increase the performance of DS-CDMA systems and minimize the effects of fading, cooperative communication techniques was used within this thesis. Specifically; probability density function, cumulative distribution function and moment generating function were obtained by using the end-to-end signal-to-noise ratio. Then, closed-form expressions were derived for performance analysis. In this thesis, DS-CDMA systems were investigated in hopping and cooperative system models using AF relaying. Therefore, the considered system was investigated with single-relay and multi-relay scenarios over different fading channels and the considered system models were analytically analyzed in this thesis. Besides, the best relay selection scheme and full selection diversity technique were used in multi relay scenario. 
As a result, hopping and cooperative system models were used to increase the performance of DS-CDMA systems and combat fading effects in this thesis. It is showed that the performance of DS-CDMA systems can be improved by using cooperative communications.