Ortak kanal girişiminin işbirlikli sistemlere etkisi
Effect of co-channel interference in cooperative systems
Yazar: HAYRİ ASLAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. HACI İLHAN ; DR. ÖZGÜR ÖZDEMİR
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Haberleşme Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Sayısal haberleşme =

Özet:
Telsiz haberleşme sistemi sunmuş olduğu avantajlar dolayısıyla oldukça popüler bir araştırma konusu haline gelmiştir.  Çok girdili çok çıktılı (Multiple input multiple output, MIMO) sistemler alıcı ve verici tarafında bulunan çoklu antenler sayesinde taşınan bilgi kapasitesinde üstün artış sağlayan bir teknolojidir. Çoklu anten kullanmak baz istasyonları için uygulanabilir olmasına rağmen, fiziksel anten dizisi kullanımı ile birlikte gelen boyut büyümesi ve güç tüketimi artışı gibi hususlar nedeni ile mobil istasyonlarda uygulanabilir bir yaklaşım değildir. İşbirlikli sistem, çok girdili çok çıktılı sistemlerin getirmiş olduğu avantajları sanal anten dizileri ile elde eden yeni bir teknoloji olarak ortaya çıkmıştır. 
İşbirlikli sistem, kapsama alanını arttırması, kurulumunun kolaylığı, spektral verimlilik artışı sunması ve güvenilir iletim sağlaması dolayısıyla son zamanlarda oldukça popülerlik kazanmıştır. İşbirlikli çeşitlemede katılımcı terminaller bir sanal anten dizisi meydana getirmektedir. İşbirlikli sistemde en çok kullanılan iki aktarma yöntemi kuvvetlendir ve aktar (Amplify and forward, AF) ve çöz ve aktar (Decode and forward, DF) teknikleridir. Kuvvetlendir ve aktar tekniği, kaynak terminalinden gönderilen işaretin röle terminalinde kuvvetlendirilmesi ve iletilmesi ilkesine dayanır. Bu teknikte karşılaşılan en büyük problem sinyal bileşeni yanı sıra gürültü ve girişim bileşenlerinin de kuvvetlendirilerek iletilmesidir. Kuvvetlendir ve aktar tekniğinin en büyük avantajı ise daha az iletim gecikmesi ve düşük uygulama karmaşıklığıdır. Çöz ve aktar tekniğinde ise röle terminali orijinal işareti elde etmek adına gelen işareti çözer. Çözülen işaretler yeniden kodlanarak hedef terminaline iletilir. Bu tekniğin en büyük avantajı gürültü ve girişim bileşenlerini eleyebilmesi olmakla birlikte, çözme işlemi sırasında yapabileceği hatalar dolayısıyla sistemin genel performansında oluşacak azalmalar dezavantajı olarak görülmektedir.
Ortak kanal girişimi işbirlikli sistemde sistem performansını etkileyen en önemli unsurlardan biridir. Terminaller arasındaki kanallardan iletim yapan başka terminaller dolayısıyla oluşan girişim sistem performansını sınırlamaktadır. Ortak kanal girişiminin sistem performansına etkisi toplamsal beyaz Gauss gürültüsünden (AWGN) daha fazla olduğu için genelde toplamsal beyaz Gauss gürültüsünü bastırmaktadır. 
DF tabanlı işbirlikli iletişim sistemlerinde röle terminalindeki sezim hatalarından kaynaklanan hata yayılımı problemi ile mücadele için çeşitli teknikler önerilmiştir. Bu teknikler arasında işbirlikli en büyük oranlı birleştirme (Cooperative Maximal Ratio Combining, C-MRC), en büyük oranlı birleştirme (Maximal Ratio Combining, MRC), en büyük olabilirlik (Maximum Likelihood, ML) tabanlı sezim tekniği, link uyarlamalı iletim (Link-adaptive relaying, LAR), sanal gürültü (Virtual Noise, VN)  tekniği ve logaritmik olabilirlik oranı (Log likelihood ratio, LLR) başlıca kullanılan tekniklerir. ML tabanlı sezim tekniği optimum çözüm sunduğu için literatürdeki diğer yaklaşımlar için performans üst sınırı olarak kabul edilir. 
Bu tezde literatür özeti incelenerek ortak kanal girişiminin işbirlikli sistemler üzerindeki etkisi konusunda yapılan çalışmalar araştırılmıştır. Tezin amacı belirtilmiş ve yapılan çalışmalar incelendikten sonra bu tezde, ortak kanal girişiminin işbirlikli sistemler üzerindeki etkisini azaltmaya yönelik hata yayılımını azaltıcı teknikler kullanılmış ve yeni yöntemler önerilerek sistemin başarımları araştırılmıştır. 
Bu tezde ele alınan sistemlerin hata performanslarının bilgisayar benzetimleri yapılmış ve türetilen teorik sonuçlarla örtüştüğü görülmüştür.

Abstract:
Wireless communication system has attracted too much attention as the advantages it offer. Multiple input multiple output (MIMO) system is a promising technology to increase the network capacity by employing multiple antennas at both transmitter and receiver sides. Although using multiple antennas can be feasible for the base stations, it is not appropriate for mobile stations due to the size and power limitations. Thus cooperative system has emerged as an alternative technology which acquires the advantages of MIMO systems by applying virtual antennas.
Cooperative system become more preferable due to its ability to extend the network coverage, low cost of deployment, increase of spectral efficiency and reliable transmission. Cooperative diversity creates virtual antennas between participant terminals. Two of the most well-known techniques used in cooperative system are amplify and forward (AF) and decode and forward (DF). The AF is based on the principle that relay amplifies the received signal from the source. The main problem for this technique is that relay amplifies the received signal from source together with noise and interference. The main advantages of this technique are less transmission delay and low implementation complexity. In DF technique the relay attempts to decode the received signal in order to recover the original transmitted signal. The data bits are then encoded and transmitted to the destination. The main advantage of this technique is the elemination of the noise and interference as well as its disadvantage is the decoding errors at the relay which lead degradation in overall performance od the system.
Co-channel interference is a major issue in cooperative system the affecting system performance. The sistem performance is limited due to other terminals that boarcasting in same channels with main terminals. Co-channel interference mostly dominates AWGN because of effect of co-channel interference is more than AWGN.
Various detection techniques can be used in DF based cooperative system in order to decrease the effect of error propagation at the relay terminal. Cooperative Maximal Ratio Combining (C-MRC), Maximal Ratio Combining (MRC), Maximum Likelihood (ML)  Link-adaptive relaying (LAR), Virtual Noise (VN)  and Log likelihood ratio (LLR) shown as the common techniques.  
In this thesis effect of co-channel interference on cooperative system examined, error reduction techniques are used and new methods offered.
The error performance of proposed systems in this thesis investigated using Monte Carlo simulations and we have shown that analytical results coincide with the simulation results.