New approaches for channel estimation in wireless communications
Telsiz haberleşmede kanal kestirimi için yeni yaklaşımlar
- Tez No: 177916
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HAKAN A. ÇIRPAN, DOÇ. DR. ULUĞ BAYAZIT
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2006
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Işık Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 123
Özet
Bu tez öncelikle, sönümlemeli, telsiz iletişim kanalı etkisi altındaki dik sıklık bölüşümlü çoğullama (OFDM) sistemleri için, işlem yükü az, pilot destekli doğrusal en küçük ortalama karesel hata (MMSE) toptan kanal kestirimcisi algoritması önerir. Toptan doğrusal MMSE kanal kestirimcisi, hızlı yakınsaması ve basit bir yapıya sahip olmasından dolayı dizisel doğrusal MMSE kestirimcisine dönüştürülecektir. Bunun yanısıra, bu tez; frekans seçici kanallar üzerinden iletim sağlayan verici çeşitlemeli OFDM sistemlerine odaklanarak, zaman düzleminde, hem uzay-zaman hem de uzay-frekans çeşitlemeli OFDM sistemleri için bir kanal kestirim yaklaşımı ortaya koyma amacını taşımaktadır. Ayrıca bu tez, sönümlemeli, telsiz iletişim kanalı etkisi altındaki verici çeşitlemeli OFDM sistemleri için de işlem yükü az, pilot destekli doğrusal en küçük ortalama karesel hata (MMSE) zaman düzlemi kanal kestirimcisi algoritması önerir. Önerilen toptan yaklaşımlar (verici çeşitlemeli yada çeşitlemesiz), Karhunen Loeve (KL) dik açılımına dayanan, ayrık çokyollu sönümlemeli kanalı elverişli gösterilimine olanak tanır ve ilişkisiz KL açılım katsayılarının MMSE kestirim değerlerini bulur. Böyle bir açılıma göre, önerilen MMSE kestirimcilerinde matris evriğine gereksinim yoktur. Bunun ötesinde, uygun kerte indirgemesi, kestirim algoritması üzerinde daha küçük bir işlem yükü doğuran KL açılımının uygun kısaltılabilme özelliğinin kullanılması ile başarılır. Önerilen yaklaşımların başarımları analitik ve deneysel sonuçlarla incelenmektedir. Daha sonra, başarımları araştırmak için önerilen yaklaşımlar için stokastik Cramer-Rao alt sınırları ele alınmaktadır. Modelleme hatasının kestirimcilerin başarımları üzerindeki etkileri analiz edilmektedir. Verici çeşitlemeli OFDM sistemlerinin başarımını araştırmak için en yüksek oran alınan sinyal birleştiricisi (MRRC) için ortalama sembol hata olasılığının (SER) çıkartımı da yapılmaktadır. Benzetim sonuçları kuramsal sonuçlarımızı doğrulamakta, verici çeşitlemeli veya çeşitlemesiz OFDM sistemleri için önerilen kanal kestirim algoritmaları sırasıyla hızlı sönümlemeli ve frekans seçici sönümlemeli kanalları izlemekte ve bütün sistemin başarımını arttırmaktadır.
Özet (Çeviri)
This thesis first proposes a computationally efficient, pilot-aided linear minimum mean square error (MMSE) batch channel estimation algorithm for the orthogonal frequency division multiplexing OFDM systems in unknown wireless fading channels. The batch linear MMSE will be converted to the sequential linear MMSE estimator due to fast convergence property and the simple structure. In addition to OFDM systems, focusing on transmit diversity (OFDM) transmission through frequency selective channels, this thesis pursues a channel estimation approach in time-domain for both space-frequency OFDM (SF-OFDM) and space-time OFDM (ST-OFDM) systems. This thesis also proposes a computationally efficient, pilot-aided linear minimum mean square error (MMSE) time domain batch channel estimation algorithm for OFDM systems with transmit diversity in unknown wireless fading channels. The proposed batch approaches (with or without transmit diversity) employ a convenient representation of the discrete multipath fading channel based on the Karhunen Loeve (KL) orthogonal expansion and finds MMSE estimates of the uncorrelated KL series expansion coefficients. Based on such an expansion, no matrix inversion is required in the proposed MMSE estimators. Moreover, optimal rank reduction is achieved by exploiting the optimal truncation property of the KL expansion resulting in a smaller computational load on the estimation algorithm. The performance of the proposed approaches is studied through analytical and experimental results. Then, in order to explore the performances, the stochastic Cramer-Rao lower bounds are considered for the proposed approaches. The effect of a modeling mismatch on the performances of the estimator is also analyzed. In order to explore the performance of the transmit diversity OFDM systems, the closed-form expression for the average symbol error rate (SER) probability is also derived for the maximum ratio receive combiner (MRRC) in these systems. Simulation results confirm our theoretical analysis, and illustrate that the proposed channel estimation algorithms for OFDM systems with and without transmit diversity are capable of tracking fast fading and frequency selective fading, respectively and improving overall performance.
Benzer Tezler
- Deep-learning for communication systems: New channel estimation, equalization, and secure transmission solutions
Haberleşme sistemleri için derin öğrenme: Yeni kanal kestirimi, denkleştirme ve güvenli iletim çözümleri
MÜCAHİT GÜMÜŞ
Doktora
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TOLGA METE DUMAN
- Dik frekans bölmeli çoğullamalı sistemlerde kanal kestirimi
Channel estimation on orthogonal frequency division multiplexing systems
BAHATTİN KARAKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2002
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAKAN ALİ ÇIRPAN
- Next-generation MIMO systems: From index modulation to deep learning
Yeni nesil çok-girişli çok-çıkışlı sistemler: İndis modülasyonundan derin öğrenmeye
BURAK ÖZPOYRAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERTUĞRUL BAŞAR
- New approaches for quality of service provisioning in cognitive radio networks
Bilişsel radyo ağlarında servis kalitesini yükseltmeye yönelik yeni yaklaşımlar
GÜLNUR SELDA UYANIK
Doktora
İngilizce
2017
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEMA FATMA OKTUĞ
- Design of low complexity unsourced random access schemes over wireless channels
Kablosuz kanallar üzerinde düşük karmaşıklıklı kaynaksız rastgele erişim şemalarının tasarımı
MERT ÖZATEŞ
Doktora
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TOLGA METE DUMAN