Kod indis modülasyonu tabanlı uzaysal modülasyon tekniğinin tasarım ve performans analizi
Design and performance analysis of code index modulation based spatial modulation technique
Yazar: FATİH ÇÖGEN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ERDOĞAN AYDIN
İstanbul Medeniyet Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Elektronik haberleşme = Electronic communication

Özet:
Bu tez çalışmasında, son zamanlarda popüler olan ve yeni nesil haberleşme teknikleri için gelecek vaat eden teknikler olarak sayılan, kod indis modülasyonu (code index modulation, CIM) ve uzaysal modülasyon (spatial modulation, SM) tekniklerinin tasarım şeması ve başarım analizleri sunulmuştur. CIM tekniği, yayıcı kod indisleri ile ekstra bilgi taşıyan yüksek enerji verimli ve veri hızlı bir tekniktir; SM tekniği, geleneksel modülasyonlu simgelerin yanı sıra antenlerin de çok az bir maliyet ile veri göndermede kullanıldığı yine yüksek enerji verimli ve veri hızlı bir tekniktir.
Bu tez çalışmasında, akılcı CIM ve SM teknikleri birleştirilerek "kod indis modülasyonlu uzaysal modülasyon (code index modulation based spatial modulation, CIM-SM)" adında yeni bir teknik literatüre kazandırılmıştır. CIM-SM sisteminde geleneksel modülasyonlu simgelerin yanı sıra bir yandan SM tekniğinin aktif anten indisleri diğer bir yandan CIM tekniğinin yayıcı kod indisleri veri taşımaktadır. Dolayısıyla CIM-SM sistemi, geleneksel doğrudan dizilimli yayılı izge (DS-SS), SM ve CIM yöntemlerine göre daha hızlı veri iletimi gerçekleştirirken aynı zamanda daha az iletim enerjisi harcamaktadır. Önerilen CIM-SM sistemi için, sistem modeli oluşturulmuş, sistem performansını ifade eden gerekli teorik çıkarımlar elde edilmiş; iletilen simgelere, kullanılan aktif antenlerin indislerine ve yayıcı kod indislerine karar veren en büyük olabilirlikli (maximum likelihood, ML) alıcı yapısı sunulmuştur. Önerilen sistem modeline ilişkin performans analizleri yapılmıştır. Ayrıca bilgisayar benzetimleri sonucunda, CIM-SM sisteminin klasik DS-SS, SM ve CIM sistemlerine nazaran daha iyi hata başarımına sahip olduğu gösterilmiştir. Önerilen sistemin başarım analizleri hem Rayleigh sönümlemeli hem de Nakagami-m sönümlemeli kanallarda gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
In this thesis, the design scheme and performance analysis of code index modulation (CIM) and spatial modulation (SM) techniques, which are recently popular and considered as promising techniques for new generation communication techniques, are presented. The CIM technique is a highly energy efficient and high data-rated technique that carries extra information with its spreading code indices; SM technique is a highly energy efficient and high data-rated technique where antennas are used to transmit data at a very low cost as well as traditional modulating symbols.
In this thesis, rational CIM and SM techniques are combined and a new technical literature called "code index modulation based spatial modulation (CIM-SM)" is introduced. In addition to the traditionally modulated symbols in the CIM-SM system, the active antenna indices of the SM technique on the one hand and the spreading code indices of the CIM technique on the other hand carry data. Therefore, the CIM-SM system performs faster data transmission than traditional direct-sequence spread-spectrum (DS-SS), SM and CIM techniques, while also consuming less transmission energy. For this proposed system, the system model has been created, necessary theoretical results have been obtained; the maximum likelihood (ML) receiver has been created which decides the transmitted symbols, the indices of the active antennas used and the spreading code indices is presented. Performance analyzes related to the proposed system model have been made. In addition, as a result of computer simulations, CIM-SM system has been shown to have better error performance than conventional DS-SS, SM and CIM systems. Performance analyzes of the proposed system were carried out in both Rayleigh fading and Nakagami-m fading channels.