Ultra güvenilir düşük gecikmeli haberleşme için uç değer teorisine dayalı kablosuz kanal modelleme

Ultra güvenilir düşük gecikmeli haberleşme (URLLC), robotların uzaktan kontrolü, uzaktan cerrahi, otonom araçlar, ve araç teleoperasyon gibi kritik görev uygulamalarını desteklemek amacıyla beşinci nesil (5G) ağların en önemli özelliklerinden biridir. URLLC'de, katı güvenilirlik kısıtlamasını ele almak için paket hata oranının (PER) 10-9-10-5 kadar düşük olması garanti edilirken, kabul edilebilir gecikme birkaç milisaniye mertebesindedir. Ultra güvenilir haberleşme sistemlerinin tasarımında önemli bir yapı taşı, önemli ölçüde sönümleme nedeniyle meydana gelen nadir olayların istatistiklerini yakalayan bir kablosuz kanal modelidir. Uç değer teorisi (EVT), sık olmayan aşırı olayların olasılık dağılımını veya eşdeğer olarak kuyruk dağılımını karakterize eden güçlü bir çerçevedir. Bu tezde, ultra güvenilir iletişim için kablosuz bir kanaldaki ekstrem olayların davranışını istatistiksel olarak modellemek için EVT'ye dayalı yeni bir metodoloji öneriyoruz. Tezin ilk bölümünde, başlangıçta, alınan gücün alt kuyruk dağılımını genelleştirilmiş Pareto dağılımına (GPD) uydurmak, kuyruk istatistiklerinin türetildiği optimum eşiği belirlemek, GPD'yi kullanarak kuyruk istatistiklerini tahmin etmek için gereken örnek sayısında optimum durdurma koşulunu belirlemek, ve son olarak, türetilmiş Pareto modelinin geçerliliğinin değerlendirilmesi için EVT'ye dayalı teknikleri dahil ediyoruz. İkinci olarak, kanal veri dizisini, durağanlığa neden olan çevresel faktörlerle ilgili olarak birden çok gruba bölmek için EVT teknikleri dahil ederek ve alınan gücün alt kuyruk dağılımını her gruba sığdırarak GPD'ye dayalı durağan olmayan kanalın kuyruk dağılımını modelliyoruz. Önerilen yaklaşım aynı zamanda kuyruk istatistiklerinin zamanın bir fonksiyonu olarak türetildiği zamanla değişen eşiğin optimal olarak belirlenmesinden ve türetilmiş Pareto modelinin geçerliliğinin değerlendirilmesinden oluşur. Üçüncü olarak, optimum iletim hızını tahmin etmek ve kesinti olasılığını değerlendirerek doğrulamak için nispeten düşük sayıda veri örneğiyle ilgilenen EVT tabanlı çerçeve öneriyoruz, böylece güvenilirlik kısıtlamaları ultra güvenilir iletişim için belirli bir güvenle karşılanır. Dördüncüsü, alınan sinyal gücünün alt kuyruk istatistiklerini birden çok boyutta elde etmek için çoklu giriş çoklu çıkış (MIMO)-URLLC'de uzamsal çeşitlilik kullanan bir sistem için çok değişkenli EVT'ye (MEVT) dayalı yeni bir kanal modelleme metodolojisi öneriyoruz. Buna göre, UGPD modelini kullanarak kuyruk istatistiklerinin türetildiği optimum eşiği belirlemek için EVT'yi kullanıyoruz, olasılık grafiklerini kullanarak nihai modeli doğruluyoruz ve EVT tabanlı lojistik dağıtım ve Poisson noktası süreç yaklaşımları kullanarak ortak olasılık dağılımının kuyruğunu modellemek için MEVT'yi kullanıyoruz. Tezin ikinci bölümünde, güç tüketen ışın izleme tekniklerini ortadan kaldırmak için önceden veri toplamaya dayalı yeni bir algoritma önererek üst iletişim seviyesinde ultra güvenilirlik gereksinimini ele alıyoruz. Burada minimum çeşitlilik seviyesiyle yüksek alınan güç garanti ediliyor.