İşbirlikli ağlarda çeşitleme için taşıyıcı interferometri ofdm'nin dalgacık dönüşümü ile gerçekleştirilmesi ve sistem başarımının incelenmesi
Realization of carrier interferometry ofdm for cooperative diversity by wavelet transform and investigation of system performance
Yazar: BİLGİN YAZLIK
Danışman: PROF. DR. CEBRAİL ÇİFLİKLİ
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Kablosuz haberleşme sistemlerinde, kanal yapısından dolayı sönümleme etkileri gözlemlenmektedir. Sönümleme etkisi, sistemin bir bütün olarak performansını düşürmektedir. Sönümleme etkisiyle yapılan mücadele uzun yıllardır devam etmektedir. Bu mücadele için kullanılan önemli bir yöntem de çeşitleme tekniğidir. Bu teknik ile alıcıdan vericiye iletilmek istenen işaretin birden fazla kopyası alıcıya zaman, frekans veya uzaysal farklılıklarla iletilmektedir. İşaretin farklı sönümleme etkisine maruz kalmış birden fazla kopyasına sahip olan alıcı, bu işaretleri farklı yöntemlerle birleştirerek, sönümlemenin etkisini azaltabilmektedir. 
Kablosuz sistemlerde Dikgen Frekans Bölmeli Çoğullama (OFDM) oldukça yaygın bir biçimde kullanılan bir modülasyon yöntemidir. OFDM yönteminin performansını artırmak için çeşitli yöntemler kullanılmaktadır. Bu yöntemlerden biri de taşıyıcı interformetri (CI) kodları kullanılarak işaretin yayılmasını ve tekrar toparlanmasını sağlamaktır. Taşıyıcı interferometri kodlarının OFDM sisteminin performansını artırdığı bilinmektedir. Taşıyıcı interferometri kodlarının OFDM sistemi üzerindeki performansının Hızlı Fourier Dönüşümü (FFT) yerine Dalgacık dönüşümü kullanılması ile arttığı da bilinmektedir.
Bu çalışmada bir verici, bir aktarıcı ve bir alıcı içeren, üç farklı kanal üzerinden uzaysal çeşitleme sağlayarak iletişim kuran bir işbirlikli kablosuz sisteme, sistemin performansını iyileştirmek amacıyla dalgacık dönüşümü destekli taşıyıcı interferometri kodları literatürde ilk defa entegre edilmiş ve sistemin performansı bit hata olasılığı (BER) performansı ile Tepe Ortalama Güç Oranı (PAPR) kullanılarak incelenmiştir. Önerilen sistem kuvvetlendir ve aktar (AAF), çöz ve aktar (DAF) aktarım stratejileri ile eşit oran birleştiricisi (ERC), sabit ortan birleştiricisi (FRC), işaret / gürültü oranı birleştiricisi (SNRC), güçlendirilmiş işaret / gürültü oranı birleştiricisi (ESNRC) ve Rayleigh sönümlemeli kanal kullanılarak analiz edilmiştir.
Bu tez kapsamında ilk defa önerilen dalgacık tabanlı yeni sistemin hem BER performansının hem de PAPR performansının literatürde mevcut olan geleneksel sistemler ile kıyaslandığında benzetim çalışmalarında kullanılan tüm aktarım stratejileri ve birleştirme yöntemleri için belirgin bir biçimde iyileştiği tespit edilmiştir. Önerilen sistemde gerçekleştirilen BER analizine göre sistemin SNR değeri yükseldikçe daha iyi BER performansı sergilenmektedir. Önerilen sistemde yer alan aktarıcının konumunun sistem performansına olan etkisi de bu çalışmada incelenmiştir. Ayrıca yine bu tez çalışması kapsamında önerilen yeni sistemin fayda / maliyet analizi gerçekleştirilmiştir. Fayda / maliyet analizi neticesinde sistemin artan performansına karşılık yükselen işlemsel karmaşıklık nedeniyle tükettiği enerji miktarında artış olduğu tespit edilmiştir. 

Anahtar Kelimeler: işbirlikli ağ, çeşitleme, taşıyıcı interferometri, dalgacık dönüşümü, OFDM

Abstract:
Because of the nature of wireless communication systems, fading effects occurs in the system. Fading effect reduces the system's overall performance. To combat with fading effects on the system is an important problem for the system designers, an effective method to combat fading effect is diversity technique. In this technique, copies of input signals sent to receiver over time, frequency or space differences. Receiver gets more than one input signals which come from different time, space or frequency slots then receiver combines all of these signals to combat fading effects.
Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) has wide application area in wireless communication systems and it is very important modulation method. To enhance the performance of the OFDM systems, there are many different methods in literature, one of these methods is realized by using carrier interferometry (CI) codes. In this method signal is spreaded and despreaded by carrier interferometry codes. Usually, Carrier Interferometry codes applies to systems by FFT, but wavelet can also be used instead of FFT.
In this thesis, for the first time we applied wavelet transform for performance upgrade of the carrier interferometry OFDM system based wireless cooperation network which has one sender, one receiver and one repeater. We investigated the performance of the proposed system in terms of Bit Error Rate (BER) and Peak to Average Power Ratio (PAPR). The proposed system analyzed with Amplitude and Forward (AAF), Decode and Forward (DAF) relaying strategies and Equal Ratio Combiner (ERC), Fixed Ratio Combiner (FRC), Enhanced Signal to Noise Ratio Combiner (ESNRC) and Signal to Noise Ratio Combiner (SNRC) combining methods by using of Rayleigh Fading Channel.
We observe that both BER and PAPR performance of the proposed system are better than traditional OFDM systems. The system performs better than traditional systems for every relaying strategies and combining methods those are tested in simulations. We also observe that the proposed system's BER performance gets better with high SNR values. In the thesis we also investigated the effect of the relay position on the system performance. According to cost benefit analysis, despite performance gain, we observe that the proposed system needs high energy then traditional systems, because of increase in computational complexity. 

Keywords: cooperative network, diversity, carrier interferometry, wavelet, OFDM