Çok atlamalı işbirlikli iletişim sistemlerinin hata yayılımı altında performans analizi
Performance analysis of multi-hop cooperative communication systems under error propagation
Yazar: EMRE ÇAKAR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HAKAN KAYA
Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, üç atlamalı işbirlikli iletişim sisteminin eşik değer tabanlı çöz-aktar protokolü kullanılması durumunda uçtan uca ortalama bit hata olasılığı (BHO) ifadesi hata yayılımı altında elde edilmiştir. Elde edilen uçtan uca BHO ifadesi MATLAB benzetim çalışmaları ile doğrulanmıştır. Rölelerde tam kod çözme olasılığını arttırmak için Seçme İşbirliği (Selection Cooperation, SC) yöntemi kullanılmıştır. Her iki röledeki eşik değer seçiminin sistemin hata başarımı üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğu gösterilmiştir.
Bu çalışmada, işbirlikli iletişim sistemlerinin de hata rölelerdeki optimum eşik değerin derin öğrenme (Deep Learning – DL) tekniği kullanılarak rölelere ulaşan gürültülü ham veriden adaptif bir şekilde belirlenmesi önerilmiştir. DL modeli kullanılarak elde edilen optimum eşik değer ifadeleri, sistemin uçtan uca bit hata olasılığı ifadesinin nümerik olarak minimize edilmesiyle elde edilen optimum değerlerle karşılaştırılmıştır. DL tekniği kullanılarak elde edilen eşik değerler, nümerik olarak hesaplanan değerler ile uyumludur.
Sabit eşik değer kullanımı ile optimum eşik değer kullanımı karşılaştırıldığında sistemin aynı hata olasılığında iletişim yapabilmesi için optimum eşik değer kullanımı yaklaşık 3dB daha düşük işaret gürültü oranına ihtiyaç duyduğu gözlenmiştir.

Anahtar Kelimeler: İşbirlikli haberleşme, optimum eşik değer, bit hata oranı (BHO), hata yayılımı, İşaret Gürültü Oranı (İGO), derin öğrenme.

Abstract:
In this thesis, end-to-end (e2e) average bit error probability (BER) for three-hop cooperative communication systems with, adecode-and-forward (DF) relay based on threshold selection is derived in the closed-form in the presence of error propagation. The derived end-to-end BER expression is verified via computer simulations. In order to increase the probability of full decoding in relays, Selection Cooperation (SC) method was used. It is shown that the threshold selection for the relays has dominant effect on the error performance of the system. 
In this study, it is proposed to determine the threshold value of the relay adaptively from the noisy signals reaching to the relays by using DL technique. The optimal threshold value expressions by obtained using the DL model have been compared with the optimum values obtained by numerically minimizing the end-to-end (e2e) bit error probability expression of the system.
The threshold values obtained by using the DL technique have matched well with the numerically calculated values. Compared to usage of fixed threshold, it has been observed that optimum threshold usage needs approximately 3dB lower Signal to Noise Ratio (SNR) for the same error probability target.

Key Words: Cooperative communication, optimum threshold, bit error rate (BER), error propagation, signal noise rate (SNR), deep learning (DL).