Yeni nesil MIMO sistemler için gelişmiş uzaysal modülasyon sistemleri

Uzaysal modülasyon (SM) tekniği, geleceğin kablosuz iletişim teknolojilerinin gereksinimlerini karşılamak adına çok girişli çok çıkışlı (MIMO) sistemler için umut verici bir iletim tekniği olarak gözükmektedir. SM, her zaman diliminde yalnızca bir verici anteni etkinleştirir ve aktif verici antenin indissleri aracılığıyla ek bilgi bitlerini iletmektedir. Böylece, $M$ olan bir modülasyon seviyesi artırılmadan spektral verimlilik artırılmaktadır. Ayrıca, SM yalnızca bir radyo frekansı (RF) zinciri gerektirmektedir; bu, yalnızca bir verici antenin etkinleştirilmesi nedeniyle düşük seviyeli donanım karmaşıklığı ve kanallar arası parazit (ICI) iptali anlamına gelmektedir. Son yıllarda, SM'nin avantajları nedeniyle SM tabanlı iletim tekniklerinin tasarımı genel bir araştırma konusu haline gelmiştir ve akıllı SM tabanlı tasarımların, ilgili spektral verimliliği ve bit hata oranı (BER) performansını artırabileceği görülmektedir. SM. Bu tezde, yeni nesil MIMO sistemleri için üç özgün SM tabanlı iletim şeması önerilmektedir. İlk olarak, yeni bir iletim şeması olan verici anten gruplamalı dik SM (TAG-QSM) önerilmektedir. TAG-QSM'nin motivasyonu, uzaysal alandaki bilgi bitlerinin sayısını arttırarak literatürdeki mevcut şemalardan daha düşük modülasyon seviyesi elde etmektir. TAG-QSM'de eşit sayıda verici antene sahip verici anten grupları oluşturulmaktadır. Daha sonra, ilk bit grubu, simgenin gerçek ve sanal kısımlarının iletimi için ayrı ayrı verici anten gruplarının indislerini belirlemektedir. Gelen ikinci bit grubu, belirlenen verici anten gruplarının her birinden bir verici anten seçmektedir. İletilen simge, son bit grubu kullanılarak belirlenmektedir. Sonuç olarak, uzaysal alanda iletilen bilgi bitlerinin sayısındaki artış, referans şemalara göre daha düşük modülasyon seviyesi ve iyileştirilmiş BER performansı olarak sonuçlanmaktadır. Bu çalışmada, BER için teorik üst sınır elde edilmiştir ve TAG-QSM'nin BER performansını referans şemalar ile karşılaştırmak ve teorik BER üst sınırının tutarlılığını göstermek için Monte Carlo simülasyonları yapılmıştır. İkinci olarak, gelecek nesil çok girişli çok çıkışlı (MIMO) sistemleri için verici anten seçimli esnek uzaysal modülasyon (FSM-TAS) tanıtılmaktadır. Bu şemada, aktif antenlerin sayısı, gelen bitlere bağlı olarak her zaman aralığında değişir. Aktif anten sayısı belirlendikten sonra, olası her aktif anten kombinasyonuna karşılık gelen kanal katsayıları toplanır. Daha sonra, en büyük kazançlara sahip belirli sayıda anten kombinasyonu SM uygulamak için seçilmektedir. Önerilen sistem için karmaşıklık ve kesinti olasılığı analizleri yapılmıştır. Ayrıca, FSM-TAS'ın aynı spektral verimlilik, aynı sayıda verici altında genelleştirilmiş anten seçimli iyileştirilmiş uzamsal modülasyondan (ESM-GAS) daha iyi bit hata oranı (BER) performansı sağladığı Monte Carlo simülasyonları ile gösterilmiştir. Üçüncü olarak, çok girişli çok çıkışlı (MIMO) sistemler için sinyal alanı çeşitliliğini kullanan sinyal ve uzay çeşitlemeli uzaysal modülasyon (SM-SSD) önerilmektedir. Bu şemada ardışık zaman dilimleri birlikte işlenmekte ve iletim çeşitliliği amacıyla veri sembollerinin iletiminde sinyal ve uzay çeşitleme (SSD) tekniği uygulanmaktadır. Ek olarak, çoğullama çeşitliliği bozulmasını önlemek için akıllı bir aktif anten aktivasyon algoritması tanıtılmaktadır. Üst sınır türetme yapılır ve Monte Carlo simülasyonları ile karşılaştırılmaktadır. Ayrıca BER performans karşılaştırması literatürdeki referans şemalar ile gösterilmiştir. Son olarak, minimum kodlama kazanç mesafesi (MCGD) kriterlerini maksimize etmek için döndürme açıları için alt optimal çözüm ifade edilmiştir.