An information theoretic study of the spatial diversity techniques for wireless relay networks

Abstract

Telsiz iletişimde temel karakteristik, kullanıcıların iletim kanallarında ve kullanıcılarınsbulundukları coğraï¬ alanlarında gürülebilen rasgeleliktir. Bu belirsizlikler bağımsız olarakg ou gkullanıcılarda ve herbir kullanıcının iletişim kanalında rasgele işaret sünümlemelerine ne-s s ouden olur. Bu rasgelelik şeşitleme ile sistem performansını arttırmak işin bir araş olarakcs c ckullanılabilir. Ceşitleme, birbirinden bağımsız birden fazla rasgele sünümleme anlarındaşs g oubilginin günderilmesi olarak tanımlanır. Telsiz iletişim sistemlerinde, sistem güvenilirliğinio s u garttırmak işin farklı şeşitleme teknikleri zaman şeşitlemesi, frekans şeşitlemesi ve uzamsalc cs cs csşeşitleme başlıkları altında tanımlanmıştır. Sistem kaynaklarını kullanım verimliliğindencs s s gdolayı tezde yerleri farklı birden şok anten (bağımsız) kullanımıyla ya da farklı coğrafyalardakic g g(bağımsız) kullanıcılardan elde edilebilen uzamsal şeşitleme kullanılmıştır.g cs sCeşitleme tekniklerinin uygun bir şekilde kullanıldıkları zaman telsiz iletişim sistem-şs s slerinin performanslarında şok olumlu etki ettiği güsterilmiştir.c go s Bu tezde, bilgi kuramıaraşlarını kullanarak farklı uzamsal şeşitleme tekniklerinden elde edilen kazanşların şalışmasıc cs c cssunulmuştur. Farklı kanal koşullarında ve güc dağılımı şemalarında bu şeşitleme teknikleris s uş g s cskarşılaştırılacak ve farklı kısıtlamalar altında en iyi sonucu veren teknikler belirtilecektir.ssBununla birlikle, aynı anda birden fazla şeşitleme tekniğinin kullanımının etkisi incelenecek-cs gtir.

The main characteristic of wireless communication is the randomness that can be seenboth in users transmission channels and in users geographical locations. These uncertaintieslead to random signal attenuation independently across users and across transmission chan-nels of individual users. This randomness can be used as a tool to enhance performancethrough diversity. We broadly deï¬ne diversity as the method of conveying informationthrough multiple independent instantiations of these random attenuations. In wireless com-munication systems to increase system reliability various diversity techniques have beenproposed which can be collected under three domains, namely, temporal diversity, frequencydiversity and spatial diversity domains. Due to its eï¬ciency in terms of system resourceusage, the diversity tool we utilize in the whole dissertation is spatial diversity which isattained through multiple spatially separate antennas and multiple geographically separate(independent) users.It has been shown that diversity techniques, when properly administered, may providetremendous gains to the performance of wireless systems. In this thesis, using tools providedby information theory, we propose a comparative study of the gains obtained by variousspatial diversity techniques. Under diï¬erent channel condition and power allocation schemesthese diversity techniques will be compared and ones that give best results under diï¬erentconstraints will be clearly speciï¬ed. Furthermore, impact of simultaneous use of multiplediversity techniques will be investigated.