Yeni nesil kablosuz ağlar ve nesnelerin ınterneti sistemleri için gürültü tabanlı iletişim

Kablosuz iletişimdeki mevcut gelişmeler, düşük veri hızlı Nesnelerin İnterneti (IoT) sistemleri için yeni fırsatlar açmıştır. Yüksek karmaşıklıkta işlemler üzerine kurulu sinyal işleme ve katı senkronizasyon gereksinimlerine dayanan eski iletişim çerçeveleri, modern ve gelecekteki IoT ağlarının temel gereksinimleri olan düşük bit hata oranı (BER), enerji toplama kabiliyeti ve düşük veri hızlarında güvenilir şekilde çalışabilme yeteneğini sıklıkla karşılayamamaktadır. Bu sınırlamaları gidermek için, veriyi deterministik olan frekans veya faz gibi parametreler yerine yapay olarak üretilen Gauss gürültüsünün istatistiksel özellikler olan, ortalama, varyans ve korelasyon parametrelerine kodlayan gürültü-temelli modülasyon teknikleri ortaya çıkmıştır. Bu yaklaşımlar güç tahsisi ihtiyacını ve ayrıca ardışık girişim iptalini (SIC) ortadan kaldırır, bu da karmaşıklığı ve enerji tüketimini azaltır. Daha açık ifade etmek gerekirse, senkronizasyon ve denkleştirme gereksinimini ortadan kaldırarak bu teknikler dinamik ve öngörülemeyen kablosuz ortamlarda uygun iletişim sağlar. Bölüm, gelişmekte olan gürültü modülasyonu (Noise-Mod) tekniğinden yararlanarak gelecekteki Nesnelerin İnterneti (IoT) cihazları için yenilikçi bir birleşik enerji toplama (EH) ve iletişim şeması sunmaktadır. Önerilen yaklaşım, bilgiyi gerçek Gauss gürültüsü örneklerinin ortalama değerine gömerek kablosuz enerji ve bilgi toplama imkanı sağlar. Bilgiyi çözmek için ortalama-temelli bir algılayıcı öneriyoruz ve önerilen şemanın Rician solma kanallarındaki analitik bit hata olasılığını (BEP) türetiyoruz. Ayrıca, önerilen şemanın enerji toplama kabiliyeti açısından uygulanabilirliğini göstermek için doğrusal olmayan bir rektanna modeli kullanıyoruz. Simülasyon sonuçları, önerilen yöntemin çeşitli kanal koşullarında geleneksel modülasyon tekniklerine kıyasla enerji toplama performansını üstün şekilde gerçekleştirdiğini ve gelecek nesil IoT ağları için güvenilir iletişim performansını koruduğunu göstermektedir. Bölümde, bilgiyi ortalama ve varyansın modülasyonu ile aktaran yenilikçi bir iletişim şeması olan gürültü-temelli ortogonal olmayan çoklu erişim (ND-NOMA) sunulmaktadır. Gücün farklı seviyelerine dayanan ve büyük ölçüde ardışık girişim iptaline (SIC) bağımlı geleneksel güç-temelli ortogonal olmayan çoklu erişim (PD-NOMA) yöntemlerinden farklı olarak, ND-NOMA gürültü alanını kullanır ve böylece güç tüketimini ve sistem karmaşıklığını önemli ölçüde azaltır. Gürültü modülasyonundan ilham alan ND-NOMA enerji verimliliğini artırır ve daha düşük bit hata oranları sağlar, bu da onu yeni nesil IoT ağları için son derece uygun hale getirir. Teorik analizlerimiz ve bilgisayar simülasyonlarımız, ND-NOMA'nın Rician solma kanallarında hem yükselen bağlantı hem de düşen bağlantı senaryolarında son derece düşük bit hata oranlarına ulaşabildiğini göstermektedir. Önerilen çok kullanıcılı sistem, ortalama tespiti için minimum mesafe algılayıcı ve varyans tespiti için eşik temelli algılayıcı ile desteklenmekte olup düşük güçlü ortamlarda sağlam iletişim sağlar. Gürültünün doğasında bulunan özelliklerden yararlanarak ND-NOMA, düşük maliyetli ve düşük karmaşıklıklı cihazların uzun vadeli konuşlanmaları için umut verici bir platform sunmaktadır. Son olarak, 5. Bölümde, iki kullanıcılı ND-NOMA'da kullanılan ortalama ve varyans boyutlarına ek olarak korelasyonu yeni bir boyut olarak tanıtan yenilikçi bir üç kullanıcılı gürültü-temelli ortogonal olmayan çoklu erişim ND-NOMA şeması önerilmektedir. Yeni üç kullanıcılı ND-NOMA şeması, hem yükselen bağlantı hem de düşen bağlantı senaryolarını kapsamakta ve bilgiyi ortalama, varyans ve korelasyona gömerek kodlayan algılayıcılar tasarlamaktadır. Rician solma kanallarındaki teorik analizimiz ve simülasyon sonuçlarımız, önerilen sistemin umut verici bit hata oranı performansına ulaştığını ve ND-NOMA'nın düşük güç ve düşük karmaşıklık avantajlarını koruduğunu göstermektedir. Bu yeni ND-NOMA tasarımı, üç kullanıcının farklı boyutları kullanarak eşzamanlı iletişim kurmasını sağlamakta ve gürültü-temelli sistemlerde ölçeklenebilir çok kullanıcılı iletişimin önünü açarak IoT ortamlarında yeni bir dönemin kapılarını aralamaktadır.