Telsiz ağlarda genişletilmiş dengeli uzay-zaman blok kodlama
Extended balanced space-time block coding in wireless networks
Yazar: ALİ EKŞİM
Danışman: PROF. DR. MEHMET E. ÇELEBİ
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Telekomünikasyon Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Kablosuz ağlar = Wireless networks ; Kablosuz iletişim = Wireless communication

Özet:
Bu tezde Dengeli Uzay-Zaman Blok Kodlama (DUZBK) yönteminin işbirlikli ağlara uygulanması konusu incelenmiştir. DUZBK yönteminin en büyük dezavantajı sınırlı kodlama kazancı sağlamasıdır. Bunun nedeni önerilen orijinal teknikte sınırlı sayıda kod matrisinin oluşturulabilmesidir. Bu çalışmada, DUZBK ailesi kodlama başarımının arttırılması amacıyla genişletilmiştir. Bu yeni teknikte, geliştirilmiş kodlama kazancı sağlamak amacıyla yüksek miktarda kod üretilebilir. İlk olarak, önerilen tekniğin (genişletilmiş dengeli uzay-zaman blok kodlama (GDUZBK)) başarımı hem çok-girişli tek-çıkışlı (ÇGTÇ) hem de işbirlikli haberleşme için çıkarılmıştır. Benzetim sonuçları göstermiştir ki optimum başarıma (sonsuz geribesleme) geribeslemenin 4 bite genişletilmesiyle yaklaşılmakta, verici anten seçiminden ve röle seçiminden daha iyi sinyal-gürültü oranı elde edilmektedir. Başarımdaki bu fark geribeslemede hata yapıldığında daha da belirginleşmektedir. Ayrıca, GDUZBK kablosuz sensör ağlarına uygulanmış; tam çeşitleme ve tam hızı herhangi bir sayıdaki sensör için aktif sensörlere sınırlı geribesleme yapıldığında sağladığı analitik olarak gösterilmiştir. Buna ek olarak, GDUZBK enerji tüketimini aktif sensörlere dağıtarak enerji deliği problemini ortadan kaldırdığı gösterilmiştir. Son olarak, GDUZBK çoğa gönderim haberleşmesine uygulanmıştır. Geniş ve detaylı benzetimler yapılarak, tam hız ve tam çeşitlemeli çoğa gönderimin olabilirliği, hem ÇGTÇ sistemde hem de işbirlikli haberleşmede gösterilmiştir.

Abstract:
In this thesis, the applications of the Balanced Space-Time Block Coding (BSTBC) method to cooperative networks are considered. The main drawback of the (BSTBC) method is limited coding gain since a few numbers of code matrices can be generated in the originally proposed scheme. In this work, the BSTBC family is extended to improve its coding performance. In this new scheme, larger number of codes can be generated for improved coding gain. First, the performance of the proposed scheme (extended balanced space-time block coding (EBSTBC)) is investigated for both multi-input single-output (MISO) and cooperative communication cases. Simulation results show that near optimal (infinite feedback) performance can be achieved with four bit extension of the BSTBC and better signal-to-noise ratio can be obtained compared to transmit antenna selection or relay selection schemes. The difference in performance becomes more prevalent in the presence of feedback errors. Additionally, the EBSTBC is applied into the wireless sensor networks and are shown to achieve full diversity and full rate which is shown analytically for an arbitrary number of sensors if a limited feedback is available among active sensors. Furthermore, it is shown that, the ECBSTBC which utilizes every sensor in sight distributes the energy consumption among active sensors and alleviates the energy hole problem. Lastly, the EBSTBC is applied to the multicast communication. Extensive, detailed simulations are performed to show the feasibility of full rate and full diversity multicast service provisioning in both MISO and cooperative systems.