Altına sermeli bilişsel radyo ağları için işbirlikli spektrum paylaşım protokolleri

Spektrum paylaşımlı bilişsel radyo ağlarında ikincil kullanıcıların (SU), birincil kullanıcının (PU) başarımını en az etkileyecek şekilde spektrumu kullanması önemlidir. Ancak bunu yaparken kendi başarımını da belli bir düzeyde tutması gerekmektedir. Bu tezde, otomatik yineleme isteme (ARQ) tabanlı PU'dan ve çift yönlü iletişim kurabilen SU'dan oluşan altına sermeli bilişsel radyo ağı için yeni iki farklı işbirlikli spektrum paylaşım protokolü önerilmiştir. Önerilen protokollerde SU bazı durumlarda kendi paketini iletmek için spektrumu kullanırken bazı durumlarda ise yalnızca PU'nun paketini iletmektedir. Böylece spektrumun paylaşımlı olarak kullanıldığı durumlarda kendi başarımını iyileştirirken, diğer durumlarda işbirliği yaparak spektrum paylaşımlı durumda PU'nun kötü etkilenen başarımını arttırmayı amaçlamaktadır. Bu tezde ilk olarak, telsiz iletişim ağları ve işbirlikli çeşitleme protokolleri ile ARQ protokolü anlatılmış ve bilişsel radyo ağ kavramı ve çeşitlerinden bahsedilmiştir. Sonrasında ele alınan ARQ tabanlı PU'dan ve iki yönlü iletişim kurabilen SU'dan oluşan altına sermeli bilişsel ağ modeli tanıtılmıştır. Sırasıyla çöz-ve-aktar (DF) tekniği ile kuvvetlendir-ve-aktar (AF) tekniği için önerilen spektrum paylaşım protokolleri açıklanmış ve her iki protokol için referans modeller oluşturulmuştur. PU'nun paketinin iletilebilmesi için farklı yineleme sayılarında bu protokoller incelenmiştir. Ele alınan protokollerde PU ve SU'nun servis kesilme olasılıkları kullanılarak verim analizleri yapılmış ve bilgisayar benzetimleriyle başarım değerlendirmeleri desteklenmiştir. Her iki teknik için de önerilen protokollerde yineleme sayısındaki artış PU'nun düşük SNR'lerde verimini az da olsa kötü etkilemesine rağmen yüksek SNR'lerde bir değişime neden olmamıştır. DF tekniği için önerilen protokolde PU'nun verimi AF için önerilen protokole göre düşük SNR değerlerinde daha iyi iken; SU'nun verimi sadece çok düşük SNR değerlerinde farklılık göstermiş; kalan değerlerde başarımının değişmediği gözlenmiştir. Ayrıca her iki protokolde de yüksek SNR değerlerinde PU'nun veriminden göz ardı edilebilecek bir kayıpla, SU'nun verimi aynı SNR değerlerinde belirli bir düzeyde sabit tutulmuştur. Her iki protokolün de birinde PU'nun başarımına öncelik veren diğerinde ise SU'nun başarımına öncelik veren farklı iki çalışmayla başarım karşılaştırılması yapılmıştır. Birincil kullanıcının başarımına öncelik veren çalışmaya göre önerilen protokollerde PU'nun başarımı düşük SNR'lerde daha iyi iken, yüksek SNR'lere gidildikçe biraz azalmıştır. Ancak yüksek SNR'lerde SU başarımı bu çalışmada sıfıra düşerken, önerilen protokollerin her ikisi için de belli bir değerde sabit kalmıştır. Önerilen protokollerde SU başarımı SU'nun başarımına öncelik veren çalışmaya göre yüksek SNR'lerde yaklaşık %50 kötüleşirken; aynı SNR değerlerinde PU başarımı bu çalışmaya kıyasla %70 daha iyileşmiştir.