Dik kanal modülasyonda kanal kestirimi
Channel estimation of quadrature channel modulation
- Tez No: 507550
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ BAHATTİN KARAKAYA, PROF. DR. HAKAN ALİ ÇIRPAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 67
Özet
Gelişen teknolojiyle insanların telsiz iletişime duydukları ihtiyaç her geçen gün artmaktadır. Bu ihtiyaç sadece telefonlar ve bilgisayarlar ile karşılanmamaktadır. Günümüzde nesnelerin interneti (Internet of Things) adı altında insanlara hizmet eden hemen her aracın birbirleriyle iletişimi söz konusudur. Artan talep yüksek veri hızlarına çıkmayı ve bant verimliliğini artırmayı gerektirmektedir. Bu talepleri karşılamak için bir çok çalışma yapılmaktadır. Bu çalışmaların en popüler olanları hiç şüphesiz indeks modülasyon (Index Modulation, IM) teknikleri üzerine olmaktadır. Uzaysal Modülasyon (Spatial Modulation, SM) bilinen en iyi IM uygulamasıdır. Uzaysal modülasyon, geleneksel modülasyon tekniklerine ek olarak bilgi bitlerini iletmek için iki boyutlu yaklaşımla aktif anten indisini de kullanır. Bu sayede bant verimliliği geleneksel modülasyonlara göre artırılmış olur. Dik Uzaysal Modülasyon (Quadrature Spatial Modulation, QSM) tekniği de SM'in geliştirilmiş halidir. Bu teknikte SM'den farklı olarak bilgi bitleri gerçek ve sanal olmak üzere iki farklı antenden gönderilir. Böylece iletme bir boyut daha kazandırılır ve bant verimliliği SM'e göre artırılmış olur. Ayrıca sistemde karmaşıklık artışı olmamıştır ve hata başarım oranı daha iyi olmuştur. SM ve QSM yüksek veri hızlarına ulaşmada etkilidir. Fakat yüksek veri hızı ve bant verimliliği verici anten sayısının artmasıyla sağlanmaktadır. Bu sebeple, SM ve QSM'de yüksek veri hızı ve bant verimliliği yüksek maliyetlerle sağlanabilmektedir. Bu maliyet artışından kurtulmak için verici anten birimlerine radyo frekansı (radio frequency, RF) aynaları yerleştirilerek, ayarlanabilen etkin anten durumlarını veri iletiminde kullanma fikri önerilmiştir. Bu teknik Ortam Tabanlı Modülasyon(Media Based Modülasyon, MBM) olarak bilinmektedir. QSM ve MBM tekniklerinin birleşiminden oluşan dik kanal modülasyonu (Quadrature Channel Modulation, QCM) bilgi bitlerinin iletiminde RF aynaları ve aktif anten indisini beraber kullanarak daha iyi bant verimliliği ve veri hızı sağlar. Ayrıca QCM bit hata başarımında ciddi avantajlar sağlar. Geliştirilen bu teknikler temelde verici biriminin, verici anten ve RF aynası, sayısının artması ile daha fazla avantaj sağlamaktadır. Verici birimin sayısının artması, sağladığı avantajların yanında kanal durum bilgisinin (Channel State Information, CSI) önemini artırmaktadır. Kanal durum bilgisini elde edebilmek için kanal kestirimi yapılmaktadır. Kanal kestirimi için kullanılan çeşitli teknikler vardır. Bunlardan en yaygın kullanılanı pilot işaret yöntemiyle kanal kestirimdir. Bu tez çalışmasında QCM sistemi için kanal kestirimi çalışılmıştır. İlk olarak kanal kestirim hatası modellenerek sistem modeli verilmiştir. QCM şemasının çift yönlü hata olasılığı (Pairwise Error Probalitiy, PEP) kanal kestirim hatası varlığında kapalı formda hesaplanmıştır ve ortalama bit hatasının (Average Bit Errror Rate, ABEP) üst sınırını M-QAM sinyaliyle hesaplamak için kullanılmıştır. Bit hata oranı kanal durum bilgisinin tamamen bilindiği durum ile bilgisayar simülasyonlarıyla karşılaştırılmıştır. Bilgisayar simülasyon sonuçları teorik analiz sonuçlarının doğruluğunu artan sinyal gürültü oranı (Signal-to-Noise ratio, SNR) için göstermiştir. Devamında pilot işaret yöntemiyle kanal kestirim çalışması yapılmıştır. Kanalın tamamen bilindiği durum ile bilgisayar simülasyonlarıyla karşılaştırılmıştır.
Özet (Çeviri)
People wireless communications needs are increasing day by day with the developing technology. This need is not provided by only mobile phone and computers. Nowadays, almost every device that serves people communicates each other under the name of Internet of things (IoT). Increasing communications demand requires higher data rates and spectral efficiency. In order to meet increasing demands, many studies have been carried out. The most popular of these studies are undoubtedly on index modulation (IM) techniques. Spatial modulation (SM) is the most well-known application of IM. SM considers two dimensional approach to transmit information bits by using the index of active transmit antenna in addition to the traditional modulation techniques. In this way, spectral efficiency is increasing compared to traditional modulation techniques. Quadrature spatial modulation (QSM) technique is an improved version of SM. In this technique differently from SM, real and imaginary part of information bits are transmitted by two different antennas to gain one more dimension in transmission. Thus, spectral efficiency is increased compared to SM. Moreover, there will be any hardware complexity in the system and error performance will be better. SM and QSM are very effective in achieving high data rates. However, the high data rates and spectral efficiency are provided by the large number of transmit antennas. Therefore, high data rates and spectral efficiency can be achieved at high costs in SM and QSM. To avoid this high cots, the idea of using radio frequency (RF) mirrors in transmitting antenna units has been proposed for using them in data transmission with adjustable active antenna status. This technique known as media based modulation (MBM). Combination of QSM and MBM techniques, which is quadrature channel modulation (QCM) provided better spectral efficiency and high data rates by using together both RF mirrors and index of active antennas for data transmissions. Furthermore, QCM provides serious advantages in bit error performance. Developing these techniques mainly provide more advantages by increasing the number of transmit units, such as transmit antenna and RF mirrors and so on. In addition to the these advantages, the channel state information (CSI) is becoming more important. Channel estimations is performed to obtain channel state information. The most commonly used technique is the pilot-based channel estimation. In this thesis, channel estimation for the QCM system is studied. Firstly, modelling the channel estimation error and system model is given. A closed-form expression for the pairwise error probability (PEP) of the QC scheme is derived in the presence of channel estimation errors, and used to calculate upper bound of the average bit error probability (ABEP) for M-QAM signalling. The bit error rate is compared with the conditions of perfectly known channel state information by the computer simulations. Computer simulation results are provided to corroborate the accuracy of the derived analysis with increasing signal-to-noise ratio (SNR). Finally, channel estimation is performed by using the pilot-based channel estimation technique. Computer simulations compared with the conditions of perfectly known channel state information.
Benzer Tezler
- OFDM modülasyonu kullanan çok-girişli çok-çıkışlı telsiz iletişim sistemleri için yüksek başarımlı kodlama teknikleri
High performance coding techniques for mimo wireless communication systems using OFDM modulation
KENAN AKSOY
Doktora
Türkçe
2008
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜMİT AYGÖLÜ
- Uzaysal modülasyon sistemleri için fiziksel katman tasarımı
Physical layer desing for spatial modulation systems
YUSUF ACAR
Doktora
Türkçe
2015
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAKAN DOĞAN
- Rapidly varying sparse channel tracking for OFDM systems
OFDM sistemleri için çok hızlı değişen seyrek kanal takibi
AYŞE BETÜL BÜYÜKŞAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN ALİ ÇIRPAN
- Kablosuz haberleşme sistemleri için modülasyon tanıma
Modulation identification for wireless communication systems
MURAT KARABACAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN ALİ ÇIRPAN
- Neural network based multi-carrier receiver design and doppler estimation
Yapay sinir ağı tabanlı çok taşıyıcılı alıcı tasarımı ve doppler kestirimi
YASİN YILDIRIM
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN ALİ ÇIRPAN
DR. SEDAT ÖZER