Seyrek Kodlu Çoklu Erişim için Çeşitleme Teknikleri

Abstract

Gelecek nesil kablosuz iletişim sistemlerinin ana hedefleri, spektral verimliliği artırmak ve veri hızlarını yükseltmektir. Geleneksel kablosuz sistemler genellikle Ortogonal Çoklu Erişim (OMA) tekniklerine dayanırken, 5G'de yeni bir paradigma olarak ortogonal olmayan çoklu erişim (NOMA) tanıtılmıştır. NOMA, gelecekteki kablosuz iletişim ağlarının artan taleplerini karşılamak için umut verici bir çözüm sunmaktadır. NOMA yöntemlerinden biri olan Seyrek Kodlu Çoklu Erişim (SCMA), sinyal konstelasyon kodlaması yoluyla çeşitlilik kazançları sağlar. Ancak, SCMA'nın performansını optimize etmeye yönelik araştırmalar sınırlıdır, özellikle çeşitlilik bileşenle-rinde. Bu doktora tezi, yeni bir çoklu erişim modeli önermektedir. Bu model, downlink SCMA için çeşitli çeşitlilik tekniklerini uygular. Önerilen modelin performansı, hem bilgisayar simülasyonları hem de matematiksel analizler yoluyla değerlendirilmek-tedir. Bu modeli daha da geliştirmek için, evrim tabanlı meta-sezgisel algoritmalar dahil olmak üzere gelişmiş çeşitlilik birleştirme teknikleri entegre edilmiştir. Yeni modelin artan karmaşıklığı göz önünde bulundurularak bir karmaşıklık analizi de yapılmaktadır. Son olarak, karşılaştırmalı gösterimler, önerilen modelin geleneksel SCMA'ya göre üstünlüğünü ve çeşitlilik bileşenlerinin performans sonuçlarını nasıl etkilediğini göstermektedir. Sonuçlar, önerilen modelin gelecekteki kablosuz iletişim sistemleri için potansiyelini vurgulamaktadır.

The main objectives of the next-generation wireless communication systems are to improve spectral efficiency and increase data rates. While traditional wireless systems usually rely on Orthogonal Multiple Access (OMA) techniques, non-orthogonal multiple access (NOMA) is introduced in 5G as a new paradigm. NOMA is a promising solution to meet the increased demands of the future wireless communication networks. One of the NOMA methods is Sparse Code Multiple Access (SCMA). SCMA offers diversity gains through signal constellation coding. However, research on optimizing the performance of SCMA is limited, especially in the diversity components. This PhD thesis proposes a novel multiple-access model. This model implements various diversity techniques for downlink SCMA. The proposed model's performance is evaluated through both computer simulations and mathematical analysis. To further enhance this model, advanced diversity combining techniques are integrated, including evolution-based metaheuristic algorithms. Given the increased complexity of the new model, a complexity analysis is also conducted. Finally, comparative demonstrations show the superiority of the proposed model over traditional SCMA and how the diversity components affect the performance results. The results highlight the potential of the proposed model for future wireless communication systems.