Antenna analysis/design and propagation channel modeling for MIMO wireless communication systems
MIMO kablosuz haberleşme sistemleri için anten analizi/tasarımı ve yayılım kanalı modellemesi
- Tez No: 246740
- Danışmanlar: PROF. DR. AYHAN ALTINTAŞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2009
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 156
Özet
Alıcı ve vericide çok anten kullanılmasının veri hızında önemli bir artış sağlayacabileceği gösterildiğinden beri, çok-girişli-çok-çıkışlı (multiple-input-multiple-output: MIMO) kablosuz haberleşme sistemleri büyük ilgi görmektedirler. Doğru bir sistem tasarımı için çoklu antenlerin elektromanyetik etkilerinin kablosuz kanala eklenmeleri gereklidir. İlk çalışmalarda bu etkiler genelde ihmal edilmiştir.Bu çalışmada, MIMO kanalı elektromanyetik bir bakış açısından incelenmiştir. Elektrik alan integral denkleminin momentler metodu çözümüne dayalı bir tam dalga kanal modeli geliştirilmiş ve MIMO kanal matrisinin doğru olarak elde edilmesi için kullanılmıştır. Modele elektrik alanlı kanal modeli (channel model with electric fields: MEF) adı verilmiştir. MEF ışıma integrallerinden uzak alanları tam olarak hesaplamaktadır. Modelin doğruluğu ölçümlerle doğrulanmıştır. Sonuç olarak, MEF anten etkilerini detaylıca inceleyemeyen diğer yaklaşımlardan daha doğru sonuçlar vermektedir.MEF kullanılarak mikroşerit baskı devre dipol dizilerinin MIMO başarımları incelenmiştir. Baskı devre dipol antenlerin elektriksel özelliklerinin MIMO kapasitesine etkisi araştırılmıştır. Yüksek kapasite sağlayan dielektrik tabaka özellikleri sunulmuştur. Tekniğin nümerik etkinliği sayesinde çok sayıda antenli dizilerin MIMO başarımları incelenebilmekte ve bilinen optimizasyon algoritmaları ile birlikte yüksek başarımlı anten dizisi tasarımları yapılabilmektedir. Böylece, MEF parçacık sürü optimizasyonu (particle swarm optimization: PSO) ile birleştirilerek yüksek kapasiteli MIMO dipol dizileri tasarlanmıştır. Havada asılı ince tel ve baskı devre dipol dizileri incelenmiş ve optimize edilmiştir.MEF biraz değiştirilerek, baskı devre dikdörtgen yama anten dizilerinin MIMO başarımları incelenmiştir. Bir çok değişik özellikte yama anten dizileri tasarlanmış, üretilmiş ve MIMO başarımları bir bina içi ortamında ölçülmüştür. Güç gecikme profili, ortalama artan gecikme ve gecikme dağılımı gibi kanal özellikleri ölçümlerden elde edilmiş ve MEF sonuçları ile karşılaştırmalar yapılmıştır. Çok iyi bir uyum gözlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Multiple-input-multiple-output (MIMO) wireless communication systems have been attracting huge interest, since a boost in the data rate was shown to be possible, using multiple antennas both at the transmitter and receiver. It is obvious that the electromagnetic effects of the multiple antennas have to be included in the wireless channel for an accurate system design, though they are often neglected by the early studies.In this thesis, the MIMO channel is investigated from an electromagnetics point of view. A full-wave channel model based on the method of moments solution of the electric field integral equation is developed and used in order to evaluate the MIMO channel matrix accurately. The model is called the channel model with electric fields (MEF) and it calculates the exact fields via the radiation integrals, and hence, it is rigorous except the random scatterer environment.The accuracy of the model is further verified by the measurement results. Thus, it is concluded that MEF achieves the accuracy over other approaches which are incapable of analyzing antenna effects in detail.Using the technique, MIMO performance of printed dipole arrays is analyzed. Effects of the electrical properties of printed dipoles on the MIMO capacity are explored. Appropriate dielectric slab configurations yielding high capacity printed dipole arrays are presented. The numerical efficiency of the technique allows analyzing MIMO performance of arrays with large number of antennas, and high performance array design in conjunction with well-known optimization tools. Thus, MEF is combined with particle swarm optimization (PSO) to design MIMO arrays of dipole elements for superior capacity. Freestanding and printed dipole arrays are analyzed and optimized.MIMO performance of printed rectangular patch arrays is analyzed using a modified version of MEF. Various array configurations are designed, manufactured, and their MIMO performance is measured in an indoor environment. The channel properties, such as the power delay profile, mean excess delay and delay spread, are obtained via measurements and compared with MEF results. Very good agreement is achieved.
Benzer Tezler
- Index modulation based designs, error performance and physical layer security analyses for unmanned aerial vehicle networks
İnsansız hava aracı ağları için indis modülasyonu tabanlı tasarımlar, hata performansı ve fiziksel katman güvenlik analizleri
AYŞE BETÜL BÜYÜKŞAR
Doktora
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik-Haberleşme Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM ALTUNBAŞ
- Measurement-based antenna misalignment analysis and angle of arrival estimation for terahertz wireless communication systems
Kablosuz haberleşme sistemlerinde ölçüm tabanlı hatalı anten hizalaması analizi ve geliş açısı kestirimi
HASAN NAYİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜNEŞ ZEYNEP KARABULUT KURT
- İşbirliğine dayalı ortam erişim kontrol protokolü tasarımı ve analizi
Cooperative medium access control protocol design and analysis
MUHAMMET ALİ KARABULUT
Doktora
Türkçe
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HACI İLHAN
- Hierarchical dirichlet process based gamma mixture modelling for terahertz band wireless communication channels and statistical modelling of 240 GHz - 300 GHz band
Terahertz bandı kablosuz haberleşme kanalları için hiyerarşik dirichlet sürecine dayalı gamma karışım modeli ve 240 GHz-300 GHz bandının istatistiksel modellenmesi
ERHAN KARAKOCA
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜNEŞ ZEYNEP KARABULUT KURT
- İç mekan ve araç milimetre dalgası (MMW) iletişimi için kanal modelleme ve karakterizasyonu
Channel modeling and characterization for indoor and vehicular millimeter wave (MMW) communications
FAHIMEH AGHAEI
Doktora
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT UYSAL