Waveform design and multiple access techniques for 5G and beyond wireless communication systems

Literatürde çeşitli avantaj ve dezavantajlara sahip çok sayıda dalga formu önerilmiştir. Gününümüz itibariyle, dik frekans bölmeli çoğullamanın (OFDM) önemli avantajları ve mevcut teknolojilerle olan uyumluluğu gibi nedenlerle OFDM tabanlı dalga formları en göze çarpan dalga formları arasındadır. Bununla birlikte, özellikle gelecek 5G ve ötesi gereksinimler için hala ciddi eksiklikleri olduğundan ideal ve mükemmel bir dalga formu olarak gözükmemektedir. Gelecekteki kullanıcı uygulamaları, aşırı veri hızları ve düşük gecikmeler talep edecektir. Ayrıca, internete bağlı cihazların sayısında önemli bir artış olması beklenmekte ve bu yüzden bant verimliliği yüksek olan çoklu erişim şemaları gerekmektedir. Bu sıkı gereksinimler, araştırmacıları yenilikçi dalga formu tasarım çözümleri bulmaya yöneltmektedir. Asırı güvenilir ve düşük gecikmeli haberleşme (URLLC), 5G ağlarındaki kritik görev uygulamaları için önemli bir rol oynamaktadır. Seyrek vektör kodlaması (SVC), bit hata oranı (BER) açısından üstün performans sağlayarak gelecekteki URLLC ağları için güçlü bir aday olarak görünmektedir. SVC, bilgileri etkin simge indisleri aracılığıyla kodlamak ve kodunu çözmek için sanal sayısal bölge (VDD) ve sıkıştırılmış algılama (CS) algoritmalarından yararlanmaktadır. Bu tezde, bant verimliliğin artmasına neden olan tüm olası etkinlestirme paternlerinin (AP'ler) kullanılmasına olanak sağlayan E-SVC-OFDM şemasını kullanılarak, kod kitapları için indis modülasyonundan (IM) daha fazla yararlanılarak ek bilgi bitleri iletmek için SE-CBIM adı ile yeni bir cözüm önerilmektedir. Bilgisayar benzetim sonuçları, düşük karmaşıklıkli algoritmanın ve yeni IM çözümümüzün sadece üstün bir BER performansı sağlamakla kalmayıp aynı zamanda IM tarafından iletilen bit sayısında sıradan SVC yaklaşımına kıyasla bir artış sağladığını göstermektedir. URLLC'ye ek olarak, gelecekteki haberleşme sistemleri için çok sayıda cihazın birbirleri ile eş zamanlı olarak haberleşebilmelerine olanak sağlayan bant verimli ve çoklu erişim teknikleri geliştirilmektedir. Dik olmayan çoklu erişim (NOMA), gelecekteki iletişim sistemleri için etkili bir aday olarak düşünülmektedir. Bu tezin ikinci kısmında, gelecekteki çok kullanıcılı haberleşme sistemleri için OFDM-IM NOMA adı verilen yeni bir OFDM-IM tabanlı NOMA şeması önerilmektedir. IM ve klasik NOMA-OFDM'den esinlenilerek kullanıcılar, güç dağıtım faktörlerini ve alt taşıyıcı etkinleştirme oranlarını ayarlayarak esneklikten yararlanmaktadırlar. Önerilen şemamız, farklı hizmet kullanıcılarının mevcut kaynakları klasik NOMA'dan daha verimli bir şekilde paylaşmasına olanak tanımaktadır. OFDM-IM NOMA'nın, alt taşıyıcı etkinleştirme oranlarını ayarlayarak yüksek ve düşük veri hızdaki kullanıcıları aynı kaynaklarda güvenilir bir şekilde desteklediği gösterilmiştir. Bu yeni çözümlerin elde ettiği sonuçlarla bu tez, güncel literatüre katkıda bulunmayı ve güvenilir, bant verimli ve esnek dalga formu tasarımları açısından gelecekteki araştırmaları tetiklemeyi amaçlamaktadır.