Gelecek nesil haberleşme sistemleri için veri hızı arttırıcı yöntemler ve kaynak tahsisi
Resource allocation and data rate increasing methods for next generation communication systems
Yazar: BARIŞ YÜKSEKKAYA
Danışman: DOÇ. DR. CENK TOKER ; DOÇ. DR. HAZER İNALTEKİN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Tez kapsamında, iki katmanlı heterojen ağ yapıları incelenmiştir. Önerilen sistem yapısı hem heterojen ağ (HetNet) yapılarını hem de bilişsel radyo (CR) ağı yapılarını kapsayan bir genel çerçeve niteliğindedir. Bu çerçevede birinci katman kullanıcıları (BKK) HetNet'lerdeki makro-ağ kullanıcılarıyla, ikinci katman kullanıcıları (İKK) da femto veya piko-ağ kullanıcılarıyla örtüşmektedir. Benzer şekilde BKK'ler bir bilişsel radyo ağındaki birincil kullanıcılara, İKK'ler ise ikincil kullanıcılara denk gelmektedir.
Sistemdeki tüm kullanıcıların aynı kanal kaynaklarını kullandığı varsayılan çalışmadaki amaç, belirli kısıtlar altında ikinci katman veri hızının enbüyültülmesidir. Geleneksel güç kısıt gereksinimlerinin karşılanmasının yanısıra, farklı iletişim ağlarının aynı ortamda belirli servis kalitesini (QoS) sağlayarak çalışabilmesinin de temini hedefler arasında gösterilmektedir.
İlgili gereksinimler ve kısıtlar kapsamında birbirinden farklı dört senaryo incelenmiştir. İlk olarak çok kullanıcılı, tek-taşıyıcılı, tek-girdili tek-çıktılı (SISO) kanallardaki veri hızı enbüyültme problemi incelenmiştir. Amaç, İKK'lerin veri hızını, İKK'lerin azami ve asgari güç kısıtları ve BKK'lere yapılan toplam girişim güç kısıtı altında enbüyültmektir. İkinci olarak, İKK'lerdeki ve ikinci katman baz istasyonundaki (İKB) anten sayıları arttırılarak çok kullanıcılı, tek-taşıyıcılı, tek-girdili çok-çıktılı (SIMO) ve çok-girdili çok-çıktılı (MIMO) kanallarda veri hızını enbüyültecek güç dağılımı bulunmaya çalışılmıştır.
Sonrasında, birbirine dik frekans bantları kullanılarak çok-taşıyıcılı sistemlerin incelenmesi adına çok kullanıcılı, çok-taşıyıcılı, SISO kanallardaki veri hızı enbüyültülmeye çalışılmıştır. İKK'lerin veri hızını, BKK'lere uygulanan girişim kısıtı altında enbüyültecek bir problem oluşturulmuştur. Son olarak, çok kullanıcılı, tek-taşıyıcılı, SISO kanallardaki geri besleme kısıtları altında veri hızı enbüyültme problemi incelenmiştir. Amaç, İKK'lerin veri hızını, azami ve asgari güç kısıtları, BKK'lere yapılan toplam girişim güç kısıtı ve çeşitli geri besleme kısıtları altında altında enbüyültmektir.

Abstract:
In the thesis, two-tier network architectures are investigated. The proposed system structure qualifies as a framework that covers both heterogeneous networks (HetNet) and cognitive radio (CR) networks. The first tier users and the second tier users coincide with macro-cell and femto-cell users in a HetNet, respectively. Similarly, the first tier users and the second tier users correspond to the primary and secondary users in a CR network, respectively.
It is assumed that all of the users in the system use the same resources. The main objective of the study is maximizing the total data rate of the second tier under certain constraints. In addition to the traditional power requirements, ensuring to achieve certain quality of service requirements, is among the targets.
Four scenarios with different constraints are examined. First, data rate maximization problem for multi-user, single-carrier, single input single output (SISO) channels, is investigated. It is intended to maximize the total data rate of the second tier users under a total interference power constraint at the first tier. Second, data rate maximization problem for multi-user, single-carrier, single input multiple output (SIMO) and multiple input multiple output (MIMO) channels, is investigated.
Third, the data rate maximization problem for multi-user, multi-carrier, SISO channels, is investigated using orthogonal frequency bands. A problem that maximizes the data rate of second tier users under a total interference power constraint at the first tier is formed. At last, the data rate maximization problem for multi-user, single-carrier, SISO channels, is investigated under  feedback constraints.