Gauss ve sönümlemeli kanallar için yeni kaynaksız rastgele erişim algoritmaları
Novel unsourced random access algorıthms over gaussıan and fadıng channels
- Tez No: 847660
- Danışmanlar: PROF. DR. TOLGA METE DUMAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 138
Özet
Rastgele erişim teknikleri, özellikle büyük ve düzensiz cihaz bağlantısı bağlamında makine tipi iletişimlerde (MTC) önemli bir rol oynar. Zamanlanmış erişime sahip geleneksel iletişim sistemlerinin aksine, rastgele erişim, cihazların önceden koordinasyon olmaksızın bağımsız olarak ağa erişmelerine izin verir. Bu esneklik, özellikle birçok cihazın veriyi düzensiz olarak iletebileceği MTC senaryoları için faydalıdır. Kaynaksız rastgele erişim (URA), cihazların tamamen tanımlanmadığı bir hibesiz rastgele erişim biçimidir. Bu nedenle, cihaz kimlik girişlerini depolamak için boyutu kullanıcı sayısının karesiyle orantılı olan bir kod kitabına ihtiyaç duyulmaz. Bu kod kitabı gereksiniminin ortadan kaldırılması, URA şemasının etkili bir şekilde sayısı yüz milyonlara ulaşıp sınırsız sayılabilecek kadar cihazı kolayca barındırabilmesini sağlar. Bu tez, Gauss ve kablosuz sönümleme kanalları için uygun üç kaynaksız rastgele erişim algoritması önermektedir. İlk olarak, Gauss çoklu erişim kanalları üzerinde kullanılmak üzere bir URA algoritması tanıtıyoruz. Önerilen çözümde, kullanıcılar, her birine değişen seviyelerde iletim gücü atanarak rastgele ayrılır. Bu, sistem performansını artıran güç çeşitliliği getirir. İkinci bölümde, çoklu antenlere sahip bir alıcı ile Rayleigh blok-sönümleme kanalları üzerinde URA için bir çözüm sunmaktayız. Çok aşamalı, her biri bir kod kitabından rastgele seçilmiş dikey pilotların kullanıldığı bir yuvalı yapıyı benimsemekteyiz. Önerilen sinyalleşme yapısında, her kullanıcı mesajı bir kutupsal kod kullanarak kodlanmakta ve bu iletim sinyalini oluşturmak için seçilen pilot dizilerine eklenmektedir. Alıcı, farklı kullanıcılardan iletilen mesajları algılamak için bir yinelemeli algoritma kullanır. Bu algoritma, pilot algılama, kanal kestirimi, yumuşak veri algılama, tek kullanıcılı kutupsal çözücü ve ardışık müdahale iptali gibi çeşitli bileşenleri içerir. Ayrıca, bu şemayı rastgele gruplandırma stratejisi ile kullanıcıları ayırmak için etkili bir strateji ile iyileştiriyoruz. Kapsamlı analitik ve simülasyon sonuçlarımız, önerilen algoritmanın enerji verimliliği ve hesaplama karmaşıklığı açısından etkinliğini göstermektedir. Tezin son bölümünde, doğrudan bağlantı engellendiğinde veya önemli ölçüde zayıflatıldığında kullanıcılar ile baz istasyonu arasındaki bağlantıyı kolaylaştırmak için pasif bir yeniden yapılandırılabilir akıllı yüzey kullanıldığı bir URA şeması incelenmektedir. Simülasyonlar ve analitik bulgular ile önerilen yaklaşımın, özellikle önemli sönümleme yaşanan kanallarda, sistem performansını dikkat çekecek miktarda artırdığını gösteriyoruz.
Özet (Çeviri)
Random access techniques play a crucial role in machine-type communications (MTC), especially in the context of massive and sporadic device connectivity. Unlike traditional communication systems with scheduled access, random access allows devices to independently access the network without prior coordination. This flexibility is particularly beneficial for MTC scenarios where a large number of devices may transmit data sporadically. Unsourced random access (URA) is a form of grant-free random access in which devices remain entirely unidentified. As a result, there is no need for a codebook to store device identity preambles, whose dimension is squared to the number of connected users. This elimination of the codebook requirement empowers URA to efficiently accommodate an unbounded number of devices, reaching hundreds of millions of devices. This thesis proposes three unsourced random access algorithms suitable for Gaussian and wireless fading channels. First, we introduce a URA algorithm for use over Gaussian multiple access channels. In the proposed solution, the users are randomly separated by assigning varying levels of transmit power to each of them. This introduces power diversity, enhancing the system performance. In the second part, we offer a solution for URA over Rayleigh block-fading channels with a receiver equipped with multiple antennas. We employ a slotted structure with multiple stages of orthogonal pilots; each randomly picked from a codebook. In the proposed signaling structure, each user encodes its message using a polar code and appends it to the selected pilot sequences to construct its transmitted signal. The receiver employs an iterative algorithm to detect messages transmitted by different users. This algorithm comprises several components, including pilot detection, channel estimation, soft data detection, single-user polar decoder, and successive interference cancellation. Additionally, we improve this scheme by incorporating an efficient strategy that separates users by random grouping. Our extensive analytical and simulation results demonstrate the effectiveness of the proposed algorithm in terms of both energy efficiency and computational complexity. In the last part of the thesis, we study URA employing a passive reconfigurable intelligent surface, facilitating connections between the users and the base station when the direct link is blocked or significantly attenuated. We demonstrate through extensive simulations and analytical results that the proposed approach notably enhances system performance, particularly in channels with significant attenuation.
Benzer Tezler
- Bilişsel iletim ağlarında parçalı spektrum algılama ve alıcı çeşitleme yöntemleri
Dispersed spectrum sensing and receiver diversity techniques in cognitive radio networks
MUSTAFA NAMDAR
Doktora
Türkçe
2014
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. LÜTFİYE DURAK ATA
YRD. DOÇ. DR. HACI İLHAN
- Independent component analysis applications in CDMA systems
CDMA sistemlerinde bağımsız bileşen analizi uygulamaları
OLCAY KALKAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2004
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA AZİZ ALTINKAYA
- Multiuser detection in CDMA using blind techniques
CMDA'de gözü kapalı teknikler kullanarak çok kullanılıcı sezim
EŞREF OLGU ALTINSOY
Yüksek Lisans
İngilizce
2004
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA AZİZ ALTINKAYA
- 5. nesil iletişim sistemleri için OFDM'e alternatif yeni OFDM tekniklerinin geliştirilmesi
Development of alternative new ofdm technologies in OFDM for 5th generation communication systems
BÜŞRA CENİKLİOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiErciyes ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM DEVELİ
- MIMO kanalları için huzme şekillendirme yardımlı yeni sembol algılama algoritmaları
Beamforming assisted new symbol detection algorithms for MIMO channels
İLHAMİ GÖZCÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MESUT KARTAL