SCMA sistemlerinin performans incelemeleri

Abstract

Sürekli yükselen; veri hızı, düşük gecikme, spektral verimlilik ve veri hacmi ihtiyaçlarını karşılayabilmek adına yeni haberleşme yöntemleri geliştirilmektedir. Seyrek Kodlu Çoklu Erişim (Sparse Code Multiple Access - SCMA) bu tekniklerin arasında yer almaktadır. SCMA, dikgen olmayan çoklu erişim (Non-orthogonal Multiple Access - NOMA) yöntemidir. SCMA ile farklı kullanıcılar aynı frekans kaynaklarına atanmasından dolayı spektral verimlilik arttırılır. Her kullanıcıya; seyrek, çok boyutlu ve kompleks değerli kod kitapları atanır, bu sebeple SCMA sistemlerinin performansı da kod kitaplarının kalitesine bağlıdır. Bu tezde; SCMA sistemlerinin farklı senaryolar altındaki performansları incelenmiştir bunlar, 1) Hızlı Sönümlenen Rayleigh Kanallarının etkisi incelenmiş ve bu kanal tipinin SCMA performansındaki negatif etkileri azaltabilmek adına Hızlı Mesaj İletim Algoritması (High-Rate MPA) önerilmiştir. 2) Dikgen ve dikgen olmayan pilot sekansları ve bu sekanslardan yola çıkarak En Küçük Kareler Kestirimi (Least Squares Estimation) yapılmıştır. 3) Simgelerarası Karışmanın (Intersymbol Interference - ISI), SCMA sistemleri üzerindeki etkisi ve PN Sekanslarının üretimi ve kullanımı incelenmiştir. 4) Literatürde bulunan farklı kod kitaplarının SCMA sistemlerindeki performansı incelenmiş ve ayrıca Genetik Algoritma tabanlı bir kod kitabının tasarımı ve yine etkisi incelenmiştir.

In order to meet the ever-increasing demands of high data rates, low latency, as well as higher spectral efficiency, and high throughput, newer communications techniques have been developed. Sparse Code Multiple Access (SCMA) is one of the promising techniques. SCMA is a Non-Orthogonal Access (NOMA) scheme. Using SCMA, different users can be allocated on the same frequency resources, increasing spectral efficiency. Each user is assigned a sparse multi-dimensional complex valued codebook; due to this, SCMA systems are dependent on the quality of the codebook. In this thesis, the performance of SCMA systems is examined under different scenarios; these are, 1) The effect of Fast-Fading Rayleigh Channels for SCMA systems are investigated and a method called High Rate MPA (HR-MPA) is proposed to reduce the adverse effects of the fast-fading channels. 2) Channel Estimations using Non-Orthogonal and Orthogonal Pilot Sequences with Least-Squares Estimations 3) Effect of Intersymbol Interference (ISI) on SCMA systems and generation and use of PN Sequences in the presence of ISI. 4) Effect of different codebooks on the performance of SCMA systems in the literature and a Genetic Algorithm-based codebook design method.