Hiyerarşik kipleme kullanılan işbirlikli haberleşme sistemlerinde çeşitleme kazancı incelemesi

Abstract

Hiyerarşik kipleme, hem hataya karşı dayanıklılığı artırmak hem de farklı bilgi akışlarını aynı anda gönderebilmek için röleli sistemlerde de kullanılmaktadır. Hiyerarşik kipleme kullanılan röleli sistemlerde de hata yayılımı, diğer röleli sistemlerde olduğu gibi tam çeşitleme kazançlarının elde edilmesini engelleyen önemli bir sorundur. Hata yayılımından kurtulmak için, röle üzerinde, kaynak ve röle arasındaki SNR'a bağlı eşik değerleri belirlenebilmektedir. Röle ile kaynak arasındaki anlık SNR, birinci eşikten küçükse, röle iletim yapmaz, birinci ve ikinci eşik arasındaysa röle yalnızca birincil bitleri çözer ve gönderir, ikinci eşikten büyükse röle hem birincil bitleri hem de ikincil bitleri çözer ve gönderir. Hedefte ise, birinci ve ikinci zaman dilimlerinde alınan sinyaller, en büyük oransal birleştirme metodu kullanılarak birleştirilmektedir.Bu çalışmada, hiyerarşik kipleme kullanılan röleli sistemlerde hem birincil bitlerde hem de ikincil bitlerde tam çeşitleme kazancının sağlanabildiği gösterilmektedir. Röle, belirlenen iki eşik değerine göre işlem yapmaktadır. Hata yayılımının olmaması ve hem birincil (yüksek öncelikli) hem de ikincil bilgi bitleri (düşük öncelikli) için tam çeşitleme kazancı sağlanabilmesi, eşik değerlerinin düzgün seçilmiş olmasına bağlıdır. Bu çalışmada birinci ve ikinci eşik değerleri sırasıyla c1log(SNR) ve c2log(SNR) (c1 < c2) şeklinde belirlenerek her iki tür bilgi biti için tam çeşitleme kazancı elde edildiği hem analitik olarak hem de benzetimlerle gösterilmektedir.

In cooperative communication, hierarchical modulation is used both to increase the robustness of the system by minimizing the BERs and to send different information bits simultaneously. In cooperative communication which uses hierarchical modulation, error propagation is the most important problem that prevents achieving full diversity gain such as in the other cooperative communication systems. Thresholds that depend on the SNR value between the source and the relay can be used to mitigate the error propagation. If the SNR between the source and the relay is lower than the first threshold, the relay doesn't transmit the signal. If the SNR is between the first and the second threshold, the relay demodulates and transmits only the primary bits. If the SNR is higher than the second threshold, the relay demodulates and transmits both the primary and the secondary bits. At the destination, the signals coming from the source and the relay can be combined by using Maximal Ratio Combining (MRC).In this study, it is shown that with a single relay, diversity order of 2 can be achieved for both primary and secondary bits. Mitigating error propagation and achieving full diversity for all bits depend on setting the thresholds at the relay properly. It is proven that first and second threshold of the form c1log(SNR) and c2log(SNR) (c_1 < c_2$), achieves full diversity gain. Analytical and simulation results are provided to verify the analysis.