Verici çeşitlemeli OFDM sistemleri için turbo alıcı yapıları
Turbo receiver structures for transmit diversity-OFDM systems
- Tez No: 178129
- Danışmanlar: PROF.DR. HAKAN ALİ ÇIRPAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2007
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 116
Özet
Bu tezde, frekans seçici kanallarda dış kanal kodlayıcı tarafından kodlanmış verici çeşitlemeli dikgen frekans bölüşümlü çoğullama (OFDM) sistemleri için en büyük sonsal (MAP) kanal kestirim işlemi, ?Beklenti-En Büyükleme (EM)? algoritmasıyla gerçekleştirilmiştir. Çalışmayı iki bölüme ayırmak mümkündür. Birinci bölümde kanalda meydana gelen sönümleme etkisini ortadan kaldırmak için önerilen verici çeşitleme yöntemleri olan Uzay/zaman ve Uzay/frekans blok kodları açıklanarak bu sistemlerin OFDM sistemleriyle bütünleştirilmesi anlatılmıştır. Daha sonra sistemin genel başarımının artması için dış kanal kodlayıcının kullanılması önerilmiş ve önerilen verici yapısında dış kodlayıcı olarak kullanılan turbo ve konvolüsyonel kodlayıcılar kısaca anlatılmıştır. Böylece önerilen verici yapıları Turbo/Katlamalı kodlanmış STBCOFDM ve Turbo/Katlamalı kodlanmış SFBC-OFDM olarak ifade edilmiş ve bu sistemlerin sinyal modelleri verilmiştir. Çalışmanın ikinci bölümünde önerilen verici yapıları için yinelemeli kanal kestirimine dayalı alıcı yapısı tasarlanmıştır. Bu kısımda alıcıda MAP kanal kestirimi, EM algoritması yardımıyla gerçekleştirilmiştir. Bu algoritmanın kullanılabilmesi için ayrık çok yollu kanalın gösterimi Karhunen-Loeve (KL) açılımı ile ifade edilmiştir. Böylece algoritma, EM metodunu kullanarak ilişkisiz karmaşık açılım katsayılarını geleneksel yöntemlerden farklı olarak matris tersi almaksızın gerçekleştirebilmektedir. Ayrıca, algoritmada mevcut olan açılım katsayılarından belli bir kısmının kullanılmasıyla sistemin karmaşıklığının azaltılabildiği gösterilmiştir. Diğer taraftan, önerilen kanal kestiriminin başarımının incelenmesi için Cramer-Rao sınırı analitik olarak türetilmiş ve kullanılan dış kodlayıcı için iletilen sembollere ait Logaritma olasılık oranı (LLR) hesaplama denklemleri verilmiştir. Son olarak önerilen sistemlerin bilgisayar benzetimleri yapılarak başarımları kanal kestirim hatasını gösteren ortalama karesel hata (MSE) ve bit hata oranı (BER) olarak çeşitli sistem parametreleri için incelenmiştir. Yapılan bilgisayar çalışmalarında önerilen kanal kestirim algoritmasının daha önce önerilen geleneksel kanal kestirim algoritmalarına göre üstünlüğü gösterilmiş ve önerilen alıcı yapısı için turbo kodlanmış sistemlerin kanal kestirim hatalarına duyarlılığının daha fazla olduğu gösterilmiştir. Ayrıca yüksek Doppler değerleri için turbo kodlanmış SFBC-OFDM sistemlerin turbo kodlanmış STBC-OFDM sistemlerinden üstün olduğu gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
We consider the design of turbo receiver structures for transmit diversity OFDM systems in the presence of unknown frequency and time selective fading channels. By using extrinsic information of the transmitted symbols, both the channel estimation and the decoding process can be improved. The turbo structure performs an iterative estimation of the channel according to the MAP criterion, using the EM algorithm employing MPSK modulation scheme. The Turbo receiver structures for transmit diversity-OFDM systems under consideration consists of an iterative MAP Expectation/Maximization (EM) channel estimation algorithm, soft MMSE-SFBC decoder and a soft MAP outer-channel-code decoder. MAP-EM employs iterative channel estimation and it improves receiver performance by estimating of the channel after each decoder iteration. Moreover, the MAP-EM approach considers the channel variations as random processes and applies the Karhunen-Loeve (KL) orthogonal series expansion. The optimal truncation property of the KL expansion can reduce computational load on the iterative estimation approach. The performance merits of our channel estimation algorithm are confirmed by corroborating computer simulations in terms of mean square error and bit-error rate. It is observed that the proposed EM-MAP significantly outperforms the EM-ML as well as PSAM techniques. Through computer simulations, the effect of a pilot spacing on the channel estimator performance and sensitivity to channel estimation errors of turbo receivers are investigated for turbo/convolutionally coded transmit diversity-OFDM systems. Simulation results illustrate that turbo codes are more sensitive to channel parameter estimation errors than the convolutional coded systems. It has been shown that receiver with turbo codes performs well over the convolutional receiver structure when the quality of the channel estimation performance is high. Moreover, superiority of the turbo coded SFBC-OFDM systems over the turbo coded STBC-OFDM systems is observed especially for high Doppler frequencies.
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
- Verici çeşitlemeli OFDM sistemlerinde kanal kestirimi
Channel estimation in transmitter diversity OFDM systems
MESUT ÇEVİK
Doktora
Türkçe
2007
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN ALİ ÇIRPAN
- New approaches for channel estimation in wireless communications
Telsiz haberleşmede kanal kestirimi için yeni yaklaşımlar
HABİB ŞENOL
Doktora
İngilizce
2006
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiIşık ÜniversitesiElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAKAN A. ÇIRPAN
DOÇ. DR. ULUĞ BAYAZIT
- Çok girişli çok çıkışlı dikgen frekans bölüşümlü çoğullama sistemlerinde uzay-zaman ve uzay-frekans esaslı çeşitleme yöntemleri
Space-time and space frequency diversity methods for mimo OFDM systems
GÖKÇE HACIOĞLU
Doktora
Türkçe
2011
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKaradeniz Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ GANGAL
- MIMO communication systems in broadband wireless channels
Geniş bantlı kablosuz kanallarda çoklu-giriş çoklu-çıkış iletişim sistemleri
BERNA ÖZBEK
Doktora
İngilizce
2004
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. REYAT YILMAZ