Enhancing reliability and efficiency in next-generation wireless networks
Yeni nesil kablosuz ağlarda güvenilirliği ve verimliliği artırmak
- Tez No: 966063
- Danışmanlar: PROF. DR. HÜSEYİN ARSLAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Medipol Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği ve Siber Sistemler Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 60
Özet
Rate-Splitting Multiple Access (RSMA), girişim yönetimi, kullanıcı adaleti ve güvenilirlik konularında yeni nesil kablosuz iletişim sistemleri için etkili bir çözüm olarak önemli ölçüde ilgi görmüştür. Bu tez, RSMA tabanlı ağların hem güvenilirliğini hem de zaman hassasiyetini artırmayı hedefleyen iki temel yeniliğe dayalı kapsamlı bir çerçeve sunmaktadır: çok taşıyıcılı sistemler için kanal durumuna duyarlı bir ayırıcı tasarımı ve AoI (Bilgi Yaşı) odaklı bir tekrar iletim stratejisi. İlk olarak, kanalın anlık durum bilgisini (CSI) kullanan ve derin sönümleme yaşama ihtimali yüksek olan özel akış verilerinin belirli bölümlerini ortak akışa kopyalayarak iletim yapan yeni bir kanal-bağımlı ayırıcı önerilmektedir. Bu yaklaşım, aynı iletim zaman aralığında veri güvenilirliğini artırmakta, tekrar iletim ihtiyacını azaltmakta ve böylece gecikmeyi düşürmektedir. İkinci olarak, RSMA yapısına Hibrid Otomatik Tekrar İstek (HARQ) mekanizması entegre edilmekte ve performans metriği olarak iletilen verinin güncelliğini temsil eden Bilgi Yaşı (AoI) dikkate alınmaktadır. Geliştirilen dinamik iletim stratejisinde, baz istasyonu mevcut AoI durumu ve geri besleme sinyallerine göre ortak ve özel akışlara güç tahsisi ve tekrar iletim kararlarını uyarlamalı olarak düzenlemektedir. Her bir akış için ortalama blok hata oranına (BLER) ait kapalı form ifadeler elde edilerek analitik bir çerçeve oluşturulmuş ve bu sonuçlar kullanılarak bir AoI minimizasyon problemi formüle edilmiştir. Problem, optimum bir tekrar iletim politikası elde etmek üzere Markov Karar Süreci (MDP) olarak modellenmiştir. Ayrıca, MDP'nin karmaşıklığını azaltmak amacıyla Lyapunov sürüklenme analizi temelinde düşük karmaşıklıklı, neredeyse optimum bir çözüm de sunulmuştur. Kapsamlı simülasyon sonuçları, önerilen çerçevenin etkinliğini doğrulamaktadır. Elde edilen sonuçlar; AoI, elde edilebilir toplam veri hızı, bit hata oranı (BER), ortalama paket gecikmesi ve iletim gücü verimliliği gibi temel metriklerde önemli iyileşmeler sağlandığını göstermektedir. Genel olarak, bu tezde sunulan yaklaşım, RSMA sistemlerinin daha güvenilir, zaman duyarlı ve verimli hale getirilmesinde önemli bir ilerleme sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Rate-Splitting Multiple Access (RSMA) gained recognition as an effective approach for managing interference, enhancing user fairness, and improving reliability in emerging networks. This thesis presents a comprehensive framework aimed at enhancing both the reliability and timeliness of RSMA networks through two key innovations: a channel-aware splitter design for multi-carrier systems and an AoI-optimized retransmission strategy. Firstly, a novel channel-dependent splitter is proposed that utilizes instantaneous channel state information (CSI) to intelligently replicate segments of private stream data, those expected to experience deep fading, into the common stream. This design improves the reliability of data delivery within the same transmission slot, thereby reducing the need for frequent retransmissions and minimizing latency. This research enhances the RSMA framework by incorporating Hybrid Automatic Repeat Request (HARQ) and utilizing the Age of Information (AoI) to evaluate the delivery latency and data freshness at the receiver. A dynamic transmission policy is proposed where the base station adjusts power allocation and retransmission actions based on the current AoI conditions and feedback from the receivers, separately for the common and private streams. To support AoI-aware optimization, this study develops a mathematical framework that derives analytical expressions for the block error rate (BLER) of individual streams. These expressions guide the formulation of a transmission policy focused on reducing information staleness. The decision-making process is structured using a Markov Decision Process (MDP), and a practical solution is achieved through Lyapunov-based optimization. Simulation outcomes highlight substantial gains in achievable throughput, bit error performance, latency, and power consumption. Collectively, the proposed method enhances the reliability and agility of RSMA in next-generation wireless systems.
Benzer Tezler
- New combined non-orthogonal multiple access techniques for wireless networks
Telsiz iletişim ağları için yeni birleşik dik olmayan çoklu erişim teknikleri
SEDA ÜSTÜNBAŞ GAVAS
Doktora
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN ÜMİT AYGÖLÜ
- Design, simulation, and fabrication of a circularly polarized MIMO antenna with improved isolation
Geliştirilmiş izolasyona sahip dairesel polarize MIMO anteninin tasarımı, simülasyonu ve üretimi
VALA TASHVIGH
Doktora
İngilizce
2025
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİletişim Sistemleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MESUT KARTAL
- Mobil nesnelerin interneti için yeni nesil hücresel ağ tabanlı ağ dilimleme
Next generation cellular network based network slicing for the mobile internet of things
WAFA HAMDI
Doktora
Türkçe
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolEge ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN BULUT
PROF. DR. ORHAN DAĞDEVİREN
- A generalized localization framework for terrestrial and aerial systems
Kara ve hava sistemleri için genel bir konumlandırma çerçevesi
SALİHA BÜYÜKÇORAK EDİBALİ
Doktora
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜNEŞ KARABULUT KURT
- Gelecek nesil haberleşme sistemlerinde yapay zeka tabanlı modülasyon tanımlama yöntemi geliştirilmesi
Development of artificial intelligence based modulation recognition method in next generation communication systems
MEHMET MERİH LEBLEBİCİ
Doktora
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiDüzce ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ ÇALHAN