Yeniden yapılandırılabilir akıllı yüzey sistemleri için yenilikçi hava üzeri yöntemler ve pratik yaklaşımların tasarımı ve analizi

Kablosuz iletişim ağlarının 6G ve ötesine doğru hızla evrilmesi, spektral verimliliğin artırılması, sistem güvenilirliğinin iyileştirilmesi ve modern iletişim sistemlerinin giderek artan karmaşıklığının yönetilmesi için yenilikçi çözümler gerektirmektedir. Bu tez, kablosuz ağlarda karşılaşılan temel zorlukları ele almak amacıyla yeniden yapılandırılabilir akıllı yüzeylerin (RIS) iletişim sistemleriyle entegrasyonunu incelemektedir. Kanal karakteristikleri, genel sistem verimliliği, sistem ölçeklenebilirliği, pratik uygulanabilirlik gibi kritik konular ele alınarak, RIS teknolojisinin kullanımıyla kablosuz yayılım ortamının dinamik olarak yeniden yapılandırılması, sinyal iletiminin optimize edilmesi, girişimlerin azaltılması ve ağ performansının iyileştirilmesi hedeflenmektedir. Bu tez, RIS destekli iletişim sistemlerine yönelik yenilikçi hava üzerinden (OTA) yaklaşımlar sunmakta olup, hem pasif hem de aktif RIS mimarilerini ve bunların gerçek dünya uygulamalarındaki pratik sonuçlarını ele almaktadır. 2. bölüm, RIS destekli hava üzerinden dengeleme (OTA equalization) metodunu inceleyerek, RIS faz hizalamasının semboller arası girişimi (ISI) nasıl etkili bir şekilde ortadan kaldırabileceğini ve frekans seçici sönümleme kanallarını frekans düzlemine çevirebileceğini göstermektedir. 3. bölüm, RIS destekli yukarı yönlü ortogonal olmayan çoklu erişim (NOMA) şemaları önererek kaynak tahsisinin optimize edilmesini ve iki kullanıcı için kesinti olasılığı performansının iyileştirilmesini ele almaktadır. 4. bölüm, hava üzerinden indis modülasyonu için hibrit RIS mimarilerini tanıtarak, pasif ve aktif RIS elemanlarının entegre edilmesiyle üstün spektral verimlilik ve azaltılmış algılama karmaşıklığı elde edilmesini sağlamaktadır. 5. bölüm, ağdan bağımsız RIS mimarilerine odaklanarak, merkezi ağ kontrolüne bağlı kalmadan sinyal kalitesi ve enerji verimliliğini artıran kullanıcı kontrollü pratik bir RIS sistemi önermektedir. 6. bölüm, mobil ağlarda RIS tanımlama (identification) tekniklerini inceleyerek, RIS güvenliği, kimlik doğrulama ve girişim azaltma ile ilgili kritik zorlukları ele almakta ve literatüre RIS dağıtımı açısından yeni ve önemli bir kavram kazandırmaktadır. 7. bölüm, güç farklılaştırmalı çift kodlu indis modülasyonu (RIS-PD-DCIM) şeması sunarak, optimal RIS bölme stratejileri ile spektral verimliliği ve sistem performansını iyileştirmeyi amaçlamaktadır. Bu tezin katkıları, RIS destekli iletişim sistemleri için kapsamlı bir çerçeve sunarak mevcut kablosuz teknolojilerdeki temel sınırlamaları ele almakta ve RIS'in 6G ağlarına sorunsuz entegrasyonu için bir yol haritası çizmektedir. Önerilen yöntemler ve sistem modelleri, RIS'in kablosuz iletişimde devrim yaratma potansiyelini ortaya koyarak, gelişmiş sistem tasarımları, iyileştirilmiş spektral ve enerji verimliliği ile dinamik ortamlarda güçlü performans sunmaktadır. Bu bulgular, araştırma topluluğunun gelecekte pratik, ölçeklenebilir ve akıllı kablosuz ağlar geliştirme çabalarına önemli katkılar sağlamaktadır.