İşbirlikli kablosuz haberleşme için kuvvetlendir-ve-aktar tipi weibull sönümleme kanalı üzerinden performans analizi

Kablosuz iletişim kanalı, gürültü, yol kaybı, sönümleme, gölgelendirme ve parazit gibi çok fazla kanal bozukluğuna maruz kalmaktadır. Bu bozucu faktörlerin hepsinde, çoklu yol ile üretilen sönümleme, iletilen iki veya daha fazla sürüm arasındaki parazitten dolayı en şiddetli sinyali ve bu sinyal amplitüdünün kısa sürede hızlı rastgele dalgalanması sonucunda sistemin güvenilirliğini ve performansını önemli ölçüde düşürür ve güvenilirlik sağlar. Bu nedenle, son yıllarda kablosuz iletişimde performans iyileştirme çok araştırma konusu olmuş, çok yollu sönümleme etkisini azaltmak ve kablosuz kanalları geliştirmek için farklı yöntem ve teknikler uygulanmıştır. Araştırmacılar tarafından önerilen etkin yöntemlerden biri, MIMO tarafından kısaca belirtilmiş çoklu girişli çoklu çıkış sistemleri olarak adlandırılan bir yöntemdi. Bu teknik, aynı zamanda anten alanı çeşitliliği olarak da adlandırılır ve kablosuz iletişimde sönümlemenın zararlı etkilerini hafifletmek için güçlü araçlarını yeniden üretir; MIMO'nun arkasındaki temel fikirler, iletimde ve alıcı düğümlerde çoklu antenlerin kullanılmasıyla çeşitlilik yaratır; alıcı, bir sinyal yerine gönderici sinyallerinin birden çok kopyasını gönderir, bu yüzden sinyallerin tüm kopyalarının aynı anda sön ihtimali son derece düşüktür. MIMO'nun bir başka önemli avantajı, gerekli bant genişliği veya yayın gücündeki artış olmaksızın kanal kapasitesinde potansiyel olarak artmaktadır. Tüm bu varlıklara rağmen, MIMO, ekipmanların büyüklüğü, hesaplama kapasitesi gereksinimleri ve güç tüketimi nedeniyle modern kablosuz cihazlara yerleştirilmesinde pratik kısıtlamalara sahiptir. Bu kısıtlamaları ortadan kaldırmak için, verici ve alıcı düğümlerde tekli anten kullanabilen alternatif bir teknik önerilmiştir; işbirlikli iletişimi, kablosuz ortamın yayın niteliğinden yararlanır ve komşu röle düğümlerinin, kaynak düğümlerden hedef düğümlere bilgi ileterek işbirliği yapmasına izin verir , işbirliğine dayalı iletişim, MIMO sistemlerine anten alan çeşitliliği kazandırır, kapsama alanını arttırır ve vericide büyük güç kullanmaya gerek kalmadan kanal kapasitesini önemli ölçüde arttırır. Bir işbirlikli evresi iki zaman aralığından oluşur. İlk zaman aralığında kaynak, rölelere ve hedefe bir sembol yayınlar. İkinci zaman diliminde, röleler alınan sembolü işler ve bazı spesifik röle stratejisine veya protokolüne göre hedefe yönlendirir. Günümüzde farklı geçiş stratejilerinin bütün bir yelpazesi mevcuttur ancak küresel olarak iki büyük gruba ayrılabilir: Çöz ve Aktar (DF) ya da non-rejeneratif ve Kuvvetlendir ve Aktar (AF) ya da rejeneratif, literatürde başka bir sınıflandırma bulunabilir, ancak bu tezin sonucunda yukarıdaki sınıflamayı inceleyeceğiz ve ayrıca, geçiş stratejisinin ortogonal kanal modunda çalıştığını ve Zaman Dupleks Birimi'nin terminallerin sınırlamasından dolayı sembolleri iletmek ve almak için kullanıldığını varsayacağız aynı zamanda aynı frekansta. Kuvvetlendir ve Aktar (AF), kaynak düğümden gelen sinyali yükseltmek için röle üzerinde kullanılabilen en popüler ve en basit işbirlikli sinyal stratejisidir ve aslında herhangi bir kod çözme işlemi yapmadan hedef düğüme tekrar gönderir Alınan sinyallerinin çoğaltılmış bir versiyonunu tekrar tekrar göndererek analog tekrarlayıcılar gibi davranır, bu da rejeneratif olmayan röle olarak da adlandırılır, bir amplifikasyon parametresiyle çarpma olan amplifikasyon işlemi alınan gücü normalleştirmek için kullanılır. Bu stratejinin en büyük avantaji,düşük karmaşıklık uygulaması ve gç kısıtlamaları nedeniyle, bu stratejinin dezavantajı, röle düğümleri, alınan gürültüyü aynı anda yükselttiği gerçeğidir. Yakın tarihli araştırmalar, AF işbirliğine dayalı çeşitliliğin DF stratejisinden ve doğrudan işbirlikli olmayan iletişimden daha düşük bit hata oranına (BER) yol açtığını göstermiştir. Öte yandan, DF stratejisinde alıcıdaki karmaşıklık, AF stratejisindeki ile karşılaştırıldığında daha yüksektir, röle düğümü, kaynak düğüm tarafından iletilen alınan sinyali çözer, onu yeniden kodlar ve hedef düğümüne bunu tekrar belirterek bunu tekrar gönderir kod çözme işlemi sırasında ilave gürültü çıkarılır, ancak geçiş düğümündeki sembol yanlış olabilir, bu nedenle genel sistem performansı sembol kod çözme başarısına bağlıdır. DF stratejisinin röle üzerindeki ilave gürültüyü azaltmada ikinci röle stratejisine göre avantajı olmasına rağmen, röle yanlış algılanması nedeniyle hata yayılımı problemlerine maruz kalmaktadır. Bu tezin kapsamı, yukarıdaki tüm konuları tartışmak, kanal bozulması sorununu gidermek ve çeşitlilik teknikleri ile genel sistemin performansını artırmak için, işbirliğine dayalı iletişim ağı çoklu röleleri olarak düşünülmüştür. Çeşitlilik teknikleri, aynı sinyalin iki veya daha fazla kopyasını birden çok kez iletmekten ibaret olup, bu kopyaların en az birinin doğru şekilde alınması veya çeşitlilik dallarından en az birinin daha yüksek anlık sinyal-gürültüye sahip olması bekleniyor oranı. Alıcı ve transmeter anten sayısını artırmadan kablosuz iletişim sisteminde çeşitliliğe sahip olmanın bir alternatifi, işbirliğine dayalı çeşitlilik kullanmaktır. Bu tezde, bağımsız ve özdeş dağıtılan Weibull üzerinden Amplified-and-forward işbirlikli çeşitlilik sistemlerinin performansını analiz ettik. maksimum frekans birleştirme (Maksimum Oran Kombinasyonunu) kullanarak hedef santraldeki toplam SNR'nin moment üretme fonksiyonu (MGF) için kapalı form ifadesi türetilir. Maksimum oran birleştirmenin (MRC) arkasındaki temel fikir, L röle şubesini ve alıcı SNR'yi en üst düzeye çıkarır, başka bir deyişle, L şube çeşitliliğinin anlık sinyal-gürültü oranını kombine etme tekniği ile MRC, her dal için ayrı sinyal-gürültü oranının toplamıdır. Tüm birleştirme yöntemleri arasında, MRC, girişimin yokluğunda optimaldir, ölçülmesi zor olabilecek her daldaki zamanla değişen SNR'nin kesin bilgisini gerektirir, Weibull dağılımının toplamının olasılık yoğunluk fonksiyonunu ele alacağız. linklerin kanal katsayıları karşılıklı olarak birbirinden bağımsızysa ve bu hantal görevin üstesinden gelmek için aynı ise, Moment Generating based-approach (MMS) ve en yüksek rölenin algoritmasını kullanırız ki bu algoritma röleyi en yüksek anlık sinyal-to- gürültü oranını K rölelerinden hedef kaynağına kadar değiştirir, bu nedenle yalnızca herhangi bir zamanda en iyi röle düğümü (K rölelerinden) kullanılır. Aslında, algoritma minimum sinyal gücünü en üst düzeye çıkarır ve gerekli kanal sayısını azaltır ve tam çeşitlilik düzeni korur. Sonunda, MRC'yi uyguladıktan sonra, yalnızca kaynaktan hedefe doğru olan doğrudan bağlantıyı ve en yüksek anlık SNRYönetici fonksiyonlar tabanlı yaklaşımı üreten işbirlikli kablolu iletişim sisteminde performans metriklerinin analizini yapmak, bu yaklaşım dijital iletişimin sönümleme kanallarının birleşik hata oranı analizine bir yaklaşım olarak popülerlik kazanıyor, performans ölçümleri durma gibi olasılık ve sembol hata oranları, çok kanallı bir alıcı sistemdeki bir çeşitlilik birleştirici çıktısındaki SNR'nin MGF'si ile ifade edilebilir; bu nedenle, performans metriklerinin analizini büyük ölçüde basitleştirmek için kullanılır, MGF'nin kullanımı olasılık yoğunluğunun toplamını hesaplama zorluğundan gelen moment üretme çeşitliliğini analiz etme anlık SNR ve anlık SNR toplamının dağılımı üzerinden entegrasyon gerektiren ortalama hata olasılığı ve kesilme olasılığı hesaplanırken, bu toplamın dağılımı, aynı veya farklı olan çeşitlilik dallarının rasgele sayıları için çoğunlukla cloed formunda değildir. her daldaki farklı sönümleme dağılımı, kapalı formda olsa bile sayısal olarak değerlendirmenin zor olabileceği Moment Generating temelli yaklaşımı kullanmanın bir diğer nedeni, bunun yerine anlık SNR toplamı için MGF'nin ortalama hata olasılığını ifade eden motivasyondur, bu entegrasyon zorluklarını ortadan kaldırır. Bağımsızlık kaybolan bağlantıların bağımsız olduğu ancak mutlaka aynı şekilde dağıtılmadığı zaman. Sönümleyici kanallar üzerindeki işbirliğine dayalı iletişimin çeşitliliğini tarayan maksimum oranın performansı, son literatürde pek çok ilgi odağı haline gelmiştir. işbirlikliin performansını tartışırken bulunabilir Çoklu röleye sahip bir sistemde, bu sistemler için modelin çoğu genelde Rayleigh sönümleme kanallarını ya da bağımsız olarak eşit olarak dağıtılan Nakagami'yi ya da hatta Rician sönümleme kanallarını varsayar, bu sönümleme modelleri uygun bir sönümleme kanal modeli olmayabilir, çünkü Weibull sönümleme kanalını seçeriz; hem iç hem de dışta radyo yayılım ortamlarında ve mobil iletişim sistemlerinde çok yollu sönümleme kanallarını tanımlamak için esnek istatistiksel bir model. Bu tez, kesintisizlik olasılığının performansını ve güçlendiren ve ileten geçiş stratejisinin ortalama simge hata oranlarını idenndependent üzerinde analiz eder ve aynı dağıtılmış Weibull sönümleme kanalları için maksimum oran kombinasyon tekniği kullanılmıştır, böylece doğrudan bağlantının anlık SNR'si, yani kaynaktan hedefe ve dolaylı bağlantı en iyi röle seçim kriterini birleştirmek için kullanılmıştır Hedefin sonuna kadar SNR için MGF'nin kapalı form ifadesi, MATLAB, MATHEMATICA, MAPLE gibi ortak matematiksel yazılım paketinde bulunan Meijer G-fonksiyonu / genelleştirilmiş hipergeometrik fonksiyon yardımıyla türetilir. Toplam MGF'den elde edilen bu, performans metriklerini analiz etmede yardımcı olur.