Zamanla değişen kanallarda turbo kodlama
Turbo coding in time varying channels
- Tez No: 168360
- Danışmanlar: PROF.DR. HALİT PASTACI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Turbo Kodlar, TTCM, ML-TC, MAP, WSSUS, EVA, GA Xlll, Turbo Codes, TTCM, MAP, WSSUS, EVA, ML-TC XIV
- Yıl: 2005
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 170
Özet
ÖZET Turbo kodlama tekniği, iletişim sistemlerinde bit hata oranı (BER) başarımı yönünden en önemli kodlama tekniklerinden biridir. Bu tezde, Turbo kodlama tekniğinin özel yapılarından, ikili (binary) Turbo kodlama (TC) ve Turbo kafes kodlamalı modülasyon (TTCM) yapısı incelenmiştir. Bu kodlama tekniklerine uygulama alanı olarak, zamanla değişen kanalların özel bir modeli olan Geniş Anlamda Durağan İlintisiz Saçılmalı (WSSUS) kanal modelleri seçilmiştir. Tezin özgün olan bir kısmı; TC ve TTCM yapılarının kanal dengeleme algoritmaları ile WSSUS çok yollu kanallara uygulanmasıdır. Diğer özgün kısmı ise; Çoklu Seviye-Turbo Kodlama (Multi Level Turbo Codes, ML-TC) ve Verici Çeşitlemeli-Turbo Kafes Kodlamalı Modülasyon (Transmit Diversity-Turbo Trellis Coded Modulation, TD- TTCM) yapılarının önerilmesi ve bu yapıların WSSUS çok yollu kanallardaki performanslarının ölçülmesidir. Tezin ilk bölümünde, konunun genel bir tanıtımı yapılarak, bu konu hakkında daha önce yapılan çalışmalar sunulmuştur. Ayrıca tezin amacı, içeriği ve tez ile getirilen yenilikler açıklanmıştır. İkinci bölümde, zamanla değişen çok yollu kanalların yapılarından, matematiksel modellerinden ve sönümlenme karakteristiklerinden bahsedilmiştir. WSSUS kanal modelleri ve WSSUS tabanlı COST207 kanal tipleri açıklanmıştır. Üçüncü ve dördüncü bölümde, ikili Turbo kodlar (TC), kafes kodlamalı modülasyon (TCM) ve Turbo kafes kodlamalı modülasyon (TTCM) ayrıntılı olarak açıklanmıştır. Soft-girişli soft-çıkışlı (SISO) kod çözücülere dayanan iteratif kod çözme tekniğinin matematiksel ifadesi verilmiştir. Kod çözme yöntemi içinde MAP algoritması tanıtılmış, Jacobian logaritması kullanılarak Log- MAP ve Max Log-MAP algoritmaları elde edilmiştir. Beşinci bölümde, ikili Turbo kodlama, kanal dengeleme algoritmaları (LMS, RLS) ile WSSUS kanal modellerine uygulanmış ve simülasyon sonuçlan sunulmuştur. Altıncı bölümde, ikili Turbo kodlama tekniği, kör kanal dengeleyici (Eigen Vector Algorithm, EVA) ile birleştirilmiş ve Turbo_EVA olarak isimlendirilmiştir. Bu yapı, WSSUS kanal modellerine uygulanmış ve simülasyon sonuçlan incelenmiştir. Yedinci bölümde, ML-TC yapısı önerilmiş ve 2 Seviyeli-Turbo Kodlama (2L- TC) tekniğinin, kör (EVA) ve açık (LMS, RLS) kanal dengeleme algoritmalan ile WSSUS kanal modelleri üzerindeki performansı gözlenmiştir. 4PSK modülasyonlu 2L-TC ve 8PSK modülasyonlu TTCM yapılan için simülasyon sonuçlan elde edilmiştir. Kanal dengelendiğinde ML-TC yapılan, WSSUS kanal modellerine uygulanabilir olduğu sonucuna vanlmıştır. 4PSK 2L-TC yapısı, 8PSK TTCM yapısıyla karşılaştırdığında 5.5 dB daha iyi sonuç vermiştir. Tezin son bölümünde, Verici Çeşitlemeli-Turbo Kafes Kodlamalı Modülasyon (TD-TTCM) adlı yeni bir yapı önerilmiştir. TD-TTCM yapısının performansı, WSSUS çoklu giriş-çoklu çıkış (Multi Input-Multi Output, MIMO) kanal modellerinde gösterilmiştir. Kablosuz haberleşmede anten çeşitlemesi, band sınırlı kanallarda cazip bir uygulamadır. Sembol vektörleri, önerilen verici çeşitlemesi (TD) ile TD-TTCM kodlayıcı kısmından gönderilir. Özellikle çoklu anten konfigürasyonlannda, kanal parametrelerinin kestirilmesi hata başanmım arttırmaktadır. Bu yüzden GA, iki anten konfigürasyonlu TD- TTCM yapışma uyarlanmış ve GA'nın kanal kestiriminde TD-TTCM için güçlü bir algoritma olduğu gözlenmiştir. İteratif çözüm metodu ile çalışan özel bir birleştirici, kestirilmiş sembolleri TD-TTCM kod çözücü kısınma göndermektedir. TD-TTCM yapısı çoklu anten konfigürasyonlarma uygulandığında, 2 Verici-2 Alıcı (2TX-2RX) anten konfigürasyonu, 2 Verici-1 Alıcı (2TX-1RX) anten konfigürasyonuna göre 2.5 dB daha fazla kodlama kazancı sağlamıştır.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT Turbo Coding technique is one of the most important coding techniques for bit error rate (BER) performance in communication systems. In the thesis, special structures of Turbo codes, which are binary Turbo codes (TC) and Turbo Trellis Coded Modulation (TTCM) are considered. For application of these coding techniques, Wide-Sense Stationary Uncorrelated Scattering (WSSUS) multi path channels are chosen. WSSUS multi path channels are special types of time varying channels. The original part of the thesis, Multilevel-Turbo Codes (ML- TC) and Transmit Diversity-Turbo Trellis Coded Modulation (TD-TTCM) schemes are proposed and applied to WSSUS multi path channels. In the first chapter of the thesis, the topic and the studies about the topic are introduced. Also, goal, contents and the contribution of the thesis are revealed. In the second chapter, the structures, mathematical models and fading characteristics of time varying multi path mobile radio channels are mentioned. WSSUS channels and COST207 channel types based on WSSUS are explained. In the third and fourth chapter, binary Turbo Codes (TC), Trellis Coded Modulation (TCM) and Turbo Trellis Coded Modulation (TTCM) are explained in detail. Mathematical structure of iterative Turbo decoding technique based on soft-input soft output (SISO) is given. In decoding technique, MAP (Maximum A Posteriori) algorithm is introduced and using Jacobian logarithm, Log-MAP ve Max Log-MAP algorithms are extracted. In the fifth chapter, binary TC is evaluated in WSSUS channel models with channel equalization algorithms (LMS, RLS) and the simulation results are presented. In chapter 6, binary TC is combined with blind channel equalization (Eigen Vector Algorithm, EVA), denoted as Turbo_EVA. This structure is applied to WSSUS channels and the simulation results are examined. In chapter 7, Multilevel-Turbo Codes (ML-TC) are proposed and the performance of 2 Level-Turbo Codes (2L-TC) is observed over WSSUS channels using blind (EVA) or non-blind (LMS, RLS) equalization algorithms. Simulation results are drawn for 4 PSK 2 Level-Turbo Codes (2L-TC) and 8PSK TTCM schemes It is concluded that ML-TC schemes can be considered as a compromising approach for WSSUS channels if they are accompanied by equalization blocks. The simulation results of the proposed scheme have up to 5.5 dB coding gain compared to 8PSK-TTCM. In the last chapter, a new turbo system is proposed, denoted as Transmit Diversity-Turbo Trellis Coded Modulation (TD-TTCM). The performance of TD-TTCM is shown over WSSUS multi path MEVIO (Multi Input-Multi Output) channels. In wireless communication, antenna diversity is very attractive because of its performance in band-limited channels. Symbol vectors are transmitted by proposed transmit diversity (TD) from TD-TTCM encoder. Especially, in multi-antenna configurations, it is vital to estimate the channel parameters correctly in order to increase the error performance. Thus, GA is modified for TD-TTCM with two antenna configurations. It is observed that our GA for TD-TTCM is a powerful algorithm for estimating the channel parameters. A special combiner which has iterative solution method offers the estimated symbol vectors to TD-TTCM decoder. In simulations, 2 Transmitter-2 Receiver (2TX-2RX) antenna configuration offers up to 2.5 dB significant additional gain in comparison to 2 Transmitter- 1 Receiver (2TX-1RX) antenna configuration.
Benzer Tezler
- Sayısal yayın sistemleri için kodlanmış OFDM yöntemleri
Coded OFDM methods for digital broadcasting systems
SARPER KARA
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYDIN AKAN
- A heavy duty diesel engine exhaust manifold thermo mechanical fatigue test rig design, analysis and verification
Ağır vasıta dizel motor egzoz manifoldu termomekanik yorulma test sistemi tasarımı, analizi ve doğrulanması
UĞUR ERKEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATA MUGAN
DR. UMUD ESAT ÖZTÜRK
- Kompresör çark tasarımına etki eden parametrelerin incelenmesi
Investigation of compressor impeller design parameters
EDA BİLGİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HİKMET ARSLAN
- Burdur ili mermer sektörünün kurumsal ve ekonomik yapısı
İnstitutional and economic structure of marble sector in burdur
AHMET SARITAŞ
- A bidirectional LMS algorithm for estimation of fast time-varying channels
Zamanla hızlı değişen kanalların kestirimi için iki yönlü LMS algoritması
YAVUZ YAPICI
Doktora
İngilizce
2011
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
DOÇ. DR. ALİ ÖZGÜR YILMAZ