Verici çeşitlemeli OFDM sistemlerinde kanal kestirimi
Channel estimation in transmitter diversity OFDM systems
- Tez No: 178141
- Danışmanlar: PROF. DR. HAKAN ALİ ÇIRPAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, İstatistik, Electrical and Electronics Engineering, Engineering Sciences, Statistics
- 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: 101
Özet
Bu tezde, verici çeşitlemeli dik frekans bölmeli çoğullama yöntemi kullanan telsiz haberleşme sistemleri için yeni bir kanal kestirim yöntemi önerilmiştir. Önerilen bu yeni kanal kestirim yöntemi hem uzay-frekans hem de uzay-zaman OFDM sistemlerine uygulanmıştır. Kanal değişimleri özbağlanımlı süreçle modellenmiştir. Kullanılan çok sayıda telsiz haberleşme uygulamasında kanal parametrelerinin bilinmesine gereksinim duyulmaktadır. OFDM sistemlerinin kapasitesini ya da başarımını arttırmak için çok sayıda verici-çok sayıda alıcı veya çok sayıda verici-tek bir alıcı anten kullanılabilir. Kanalın nasıl değiştiğini bilmek, çeşitleme birleştirmesi, girişim bastırma ve işaret seziminde oldukça önemlidir. Bu nedenle kanal durum bilgisinin doğruluğu bütün sistemin başarımını fazlasıyla etkiler. Bu çalışmada, bilinmeyen sönümlemeli telsiz haberleşme kanallarında verici çeşitlemeli OFDM sistemleri için işlem yükü az yani etkin hesaplanabilen bir kanal kestirim algoritması önerilmiştir. Önerilen algoritma vericide de bilinen pilot sembollerini kullanmış ve kanal kestirimi en küçük ortalama karesel hata yöntemi kullanılarak elde edilmiştir. İşlem yükünü azaltmak amacıyla kanal kestirimi frekans domeni yerine zaman domeninde gerçekleştirilmiştir. Karhunen-Loeve dik açılımı kullanılarak ayrık çokyollu sönümlemeli kanalın dürtü yanıtlarının uygun gösterilimi bulunmuştur. İlintisiz Karhunen-Loeve serilerinin açılım katsayılarının MMSE kestirim değerleri bulunmuştur. Böyle bir açılım kullanılması sonucunda, önerilen MMSE kestirimcisinde matris tersi almak gerekmez. Böylece işlem yükü daha da azalmış olur. Önerilen yöntemde, işlem yükünü daha da azaltmak için sıfıra çok yakın değerli yani anlamsız Karhunen-Loeve açılım katsayıları dikkate alınmayarak optimal rank indirimi uygulanmıştır. Bunun sonucunda sadece anlamlı filtre katsayıları elde edilmiştir. Böylece hesaplanması gereken filtre katsayılarının sayısı belirgin olarak azalmıştır. Önerilen algoritmanın başarımı analitik sonuçlarla ve bilgisayar benzetimleriyle ayrıntılı olarak incelenmiştir. Başarımı inceleyebilmek amacıyla, en fazla oran alıcı birleştiricisi için ortalama sembol hata oranının kapalı ifadesi elde edilmiştir. Daha sonra, Cramer- Rao alt sınırı göz önüne alınmış ve rasgele KL katsayıları için kapalı bir ifade elde edilmiştir. Bunun sonucunda, minimum Bayesçi ortalama karesel hatanın hesabından yararlanarak MMSE kanal kestirimcisi kullanılmıştır. Bununla birlikte, kestirimci üzerindeki modelleme uyumsuzluğu da analiz edilmiştir. Benzetim sonuçları elde edilen teorik sonuçları onaylamakta ve önerilen algoritmanın sırasıyla hızlı sönümlemeli ve frekans seçici sönümlemeli kanallarda kullanılabileceğini ve toplam başarımı arttırdığını göstermektedir.
Özet (Çeviri)
In this dissertation, a new channel estimation method for wireless communication systems that use orthogonal frequency division multiplexing is proposed. This proposed new channel estimation method is applied to both space-frequency and space-time OFDM systems. Channel variations are modelled by autoregressive process. Channel parameters are required by many wireless communications applications. Multiple transmit and/or receive antennas can be used for increasing the capacity or performance of OFDM systems. Channel information is essential to diversity combining, interference suppression, and signal detection. Therefore, the accuracy of channel state information greatly influences the overall system performance. In this study, a low cost i.e., computationally efficient channel estimation algorithm for OFDM systems with transmitter diversity in unknown wireless fading channels is proposed. The proposed algorithm used pilot symbols known at the receiver and estimation was obtained by minimum mean-square-error method. In order to decrease the computational load estimation was realized in time domain instead of frequency domain. The proposed approach employed a convenient representation of the channel impulse responses based on the Karhunen-Loeve (KL) orthogonal expansion and found MMSE estimates of the uncorrelated KL series expansion coefficients. Based on such an expansion, no matrix inversion was required in the proposed MMSE estimator. Thus, computational load decreased. Subsequently, optimal rank reduction was applied to obtain significant taps resulting in a smaller computational load on the proposed estimation algorithm. The performance of the proposed approach was studied through the analytical results and computer simulations. In order to explore the performance, the closed-form expression for the average symbol error rate (SER) probability was derived for the maximum ratio receive combiner (MRRC). Then, the stochastic Cramer-Rao lower bound (CRLB) was considered and the closed form expression for the random KL coefficients was derived. Consequently, the performance of the MMSE channel estimator based on the evaluation of minimum Bayesian MSE was exploited. The modelling mismatch on the estimator performance was also analyzed. Simulation results confirme theoretical analysis and illustrate that the proposed algorithms are capable of tracking fast fading and improving overall performance.
Benzer Tezler
- Verici çeşitlemeli OFDM sistemleri için turbo alıcı yapıları
Turbo receiver structures for transmit diversity-OFDM systems
HAKAN DOĞAN
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
- 5G waveform design and software defined radio based proof of concept implementations
5G dalga formu tasarımı ve yazılım tabanlı radyo tabanlı kavram kanıtlama gerçeklemeleri
SELAHATTİN GÖKCELİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜNEŞ ZEYNEP KARABULUT KURT
- Yeni nesil kablosuz haberleşme sistemleri için ileri sinyal işleme algoritmaları
Advanced signal processing algorithms for new generation wireless communication systems
ARSHAD SALIH
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HAKAN DOĞAN
- 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