Geleceğin kablosuz sistemleri için indis modülasyonlu OFDM tabanlı alternatif dalga formu tasarımları

Klasik sinyal kümesi sembolleri ve aktif alt taşıyıcıların indisleri aracılığıyla bilgi bitlerini ileten indis modülasyonlu dik frekans bölmeli çoğullama (orthogonal frequency division multiplexing with index modulation, OFDM-IM), umut verici bir çok taşıyıcılı iletim şemasıdır ve esneklik ve basitlik gibi çeşitli faydaları sayesinde araştırmacıların dikkatini çekmiştir. Bununla birlikte, OFDM-IM'in boş alt taşıyıcıları ve yetersiz hata performansından dolayı üstün güvenilirlik, yüksek veri hızları ve düşük karmaşıklık sağlayamaması aşırı güvenilir düşük gecikmeli iletişim (ultra reliable low-latency communications, URLLC) ve gelişmiş mobil geniş bant (enhanced mobile broadband, eMBB) gibi geleceğin kablosuz iletişim hizmetlerinin birçok ihtiyacını karşılayamamasına sebep olmaktadır. Bu nedenle, eMBB ve URRLC hizmetlerinin çeşitli ihtiyaçlarını karşılamak için OFDM-IM'in esnek doğası kullanılarak birçok özgün dalga formu önerilmiştir. Bu tezde, OFDM-IM'in yukarıda bahsedilen avantajlarından yararlanılarak iki özgün OFDM-IM tabanlı çok taşıyıcılı iletim şeması önerilmiştir. İlk olarak, bir alt bloktaki alt taşıyıcıların sayısına eşit bir çeşitlilik kazancı elde etmek için alt taşıyıcılarda koordinat serpiştirme ve güç dağıtımı uygulayan güç dağıtım IM'li koordinat serpiştirilmiş OFDM (coordinate interleaved OFDM with power distribution IM, CI-OFDM-PIM) olarak adlandırılan yeni bir iletim şeması önerilmiştir. CI-OFDM-PIM için ortalama bit hata olasılığı (average bit error rate, ABEP) türetilmiş ve önerilen şemanın referanslarına kıyasen sahip olduğu üstün hata performansı bilgisayar simülasyonları aracılığıyla gösterilmiştir. Sonrasında ise iki olan çeşitlilik mertebesi ve akıllı alt taşıyıcı etkinleştirme paterni (subcarrier activation pattern, SAP) algılama mekanizması sayesinde üstün hata performansı ve gelişmiş bant verimliliği sağlayan, tekrarlanmış fazda/dik IM'li koordinat serpiştirilmiş OFDM (coordinate interleaved OFDM with repeated in phase/quadrature IM, CI-OFDM-RIQIM) adı verilen yeni bir OFDM-IM tabanlı şema önerilmiştir. Ayrıca, önerilen şema için bir logaritmik olasılık oranı (log-likelihood ratio, LLR) tabanlı düşük karmaşıklıkta alıcı tasarlanmıştır. Teorik analizler yapıldı ve bit hata olasılığı (bit error rate, BER) için bir üst sınır türetildi. Önerilen ve referans şemaları karşılaştırmak için tam ve eksik kanal durum bilgisi (channel state information, CSI) altında kapsamlı bilgisayar simülasyonları yürütüldü. CI-OFDM-RIQIM'in üstün sonuçlar gösterdiği ve yeni nesil kablosuz iletişim sistemleri için umut verici bir aday olarak kabul edilebileceği gösterilmiştir.