Bilişsel radyo ağlarında spektrum paylaşma

Abstract

Bu tezde, spektral verimliliği artırmak için yavaş Rayleigh sönümlemeli 2x2 bilişsel radyo kanalında spektrumun birincil ve ikincil kullanıcılar arasında asimetrik verici işbirliği ve Uzay-Zaman-Blok kodlama ile eşzamanlı olarak nasıl paylaşılabileceği araştırılmıştır. Birincil kanalın TGTÇ, ikincil kanalın ise sırasıyla ÇGTÇ ve ÇGÇÇ olduğu durumlarda üzerine bindirme (spektrum overlay) yaklaşımı ile spektral birliktelik ele alınmıştır. Yani 2x2 TGTÇ-ÇGTÇ ve TGTÇ-ÇGÇÇ eşzamanlı spektral bindirmeli bilişsel kanallar incelenmiştir. Bu bağlamda, 2x2 bilişsel radyo kanalı genelleştirilerek TGTÇ-TGTÇ, TGTÇ-ÇGTÇ, TGTÇ-ÇGÇÇ durumları için birincil aktivitenin olmadığı frekans bölgelerinin kullanımına ek olarak aktif spektral bölgelerin de gerektiğinde eşzamanlı ortak kullanımı ile (spektral bindirme) erişilebilir maksimum veri hızları bilgi kuramsal olarak elde edilmiştir. Bilgi kuramsal incelemeye ek olarak, Uzay-zaman blok kodların kullanılmasıyla elde edilebilecek ergodik ve outage kapasiteleri de değişik verici-alıcı anten kombinasyonları için elde edilmiştir. Son olarak, 2x2 TGTÇ-ÇGÇÇ bilişsel kanallar için Uzay-Zaman Blok kodların spektral birliktelik şartları içinde kalarak kullanımı araştırılıp yazılım benzetimi ile bit hata başarımı da elde edilmiştir.

In this thesis, the use of Space-Time Block Coding for the spectral co-existence of primary and secondary users in slow Rayleigh fading 2x2 cognitive radio channel employing asymmetric transmitter cooperation has been investigated, in favour of increasing spectral efficiency subject to some specific conditions. It is assumed that the primary channel is SISO throughout the thesis and the secondary is a MISO and MIMO channel in turn adopting spectrum overlay approach for co-existence. In other words, 2x2 SISO-MISO and SISO-MIMO cognitive radio channels have been investigated for spectrum sharing using overlay approach. In this context, by generalising the 2x2 cognitive radio channel, information theoretic achievable data rates by using the spectrally active regions of the radio spectrum in addition to inactive parts when available, for SISO-SISO, SISO-MISO, SISO-MIMO channel cases. Besides, the ergodic and outage capacity of the Space-Time Block Codes have also been investigated for various transmitter-receiver antenna configurations. Finally, the use of Space-Time Block Coding for spectrum sharing in SISO-MIMO cognitive radio channels have been investigated and the bit error rates for the secondary users have been obtained through software simulations, subject to coexistence-conditions.