Dikgen olmayan çoklu erişim tekniğine dayalı haberleşme sistemlerinde uzay zaman kodlama tekniklerinin performansının incelenmesi
Investigation of performance of space time coding techniques in communication systems based on non-orthogonal multiple access technique
Yazar: TAYFUN YILMAZ
Danışman: DOÇ. DR. HACI İLHAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Haberleşme Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu Tez çalışmasında çeşitli aşağı yönde NOMA ağlarında Uzay-Zaman Kodlama tekniklerinin kullanımının ağın hata performansı üzerine etkileri analiz edilmiştir. Farklı haberleşme senaryoları için Alamouti Uzay-Zaman Blok Kodlama (Alamouti Space-Time Block Coding, A-STBC) ve Uzay-Zaman Hat Kodlama (Space-Time Line Coding, STLC) teknikleri kullanımının performans analizleri sunulmuştur. Literatürde incelenmemiş olduğu tespit edilen iki farklı çalışma yapılmıştır. İlk olarak, üç kullanıcılı ve haberleşmek amacıyla vericide Uzay-Zaman Hat Kodlama tekniği kullanan bir aşağı yönde NOMA (Non-Orthogonal Multiple Access, NOMA) tabanlı ağın bit hata performansı incelenmiştir. Bu nedenle literatürde önerilmiş STLC yapısı aşağı yönde NOMA ağına uyarlanmış ve ağda bulunan her kullanıcının bit hata performansları Monte-Carlo simülasyonları aracılığıyla incelenmiştir. Ağda, baz istasyonunun tek anten ve mobil kullanıcıların da iki anten ile dizayn edildiği düşünülmüştür. Ayrıca alıcı ile verici arasındaki sönümlemeli kanalların bağımsız ve bireysel şekilde dağıldıkları ve Rayleigh dağılımını takip ettikleri varsayılmıştır. 
Tez çalışmasının içerisinde ikinci olarak, İnsansız Hava Aracı (İHA) yardımıyla oluşturulmuş aşağı yönde Dikgen Olmayan Çoklu Erişim NOMA-Tabanlı ve 3 kullanıcılı bir ağ düşünülmüştür. Ağda İHA yerdeki kullanıcıların her biri ile  A-STBC tekniğini kullanarak 2 anten üzerinden haberleştiği varsayılmıştır. Ayrıca kullanıcıların tek antenli ve iki antenli olarak tasarlandığı düşünülen 2 farklı haberleşme senaryosu üzerinde durulmuştur. A-STBC tekniğinin İHA etkin aşağı yönde NOMA tabanlı haberleşme ağlarında kullanımının ve ağda bulunan yerdeki alıcılarda ve vericide anten çeşitlemesinin artmasının sistemin performansına etkilerini anlamak amacıyla simülasyonlar gerçekleştirilmiştir. Önerilen haberleşme sisteminin performansını kıyaslamak amacıyla, İHA ve yerdeki kullanıcıların tek antenli olarak tasarlandığı, bir aşağı yönde NOMA ağı kullanılmıştır.

Abstract:
In this thesis, the effects of using Space-Time Coding techniques in various Downlink Non-Orthogonal Multiple Access (D-NOMA) networks on the error performance of the network have been analyzed. Performance analysis of the use of Alamouti Space-Time Block Coding (A-STBC) and Space-Time Line Coding (STLC) techniques for different communication scenarios were presented. Two different studies were conducted that were found not to have been studied in the literature. Firstly, the bit error performance of a D-NOMA based network with three users and using the STLC technique in the transmitter for communication have been investigated. Therefore, the STLC structure proposed in the literature has been adapted to the D-NOMA network and bit error performances of each user in the network have been examined through Monte-Carlo simulations. It has considered that the base station is equipped with a single antenna and each mobile user with two antennas in the network. Also, it assumed that the fading channels between the users and the base station are independent and identically distributed (i.i.d.) and follow the Rayleigh distribution.
Secondly, in this thesis, a 3-user system was considered in the Unmanned Aerial Vehicle-Assisted (UAV-Assisted) Non-Orthogonal Multiple Access-Based (NOMA-Based) communication network. In the network, UAV communicates with users on the ground via two antennas using the A-STBC technique. It is considered that there are two separate scenarios where user links are designed with one antenna and two antenna systems. In the study, Monte-Carlo simulations were carried out to understand the effects of using the A-STBC technique in UAV-Assisted NOMA-Based communication networks and increased antenna diversity in receiver and transmitter in the network to the performance of the system. For the benchmark, the downlink NOMA network has been used, where the receivers and the UAV are designed with a single antenna.