An efficient beam and channel acquisition via sparsity map and joint angle-delay power profile estimation for wideband massive MIMO systems
Geniş bantlı masif MIMO sistemler için seyreklik haritası ve uzay-zaman güç profili kestirimine dayalı etkili hüzme ve kanal öğrenme algoritmaları
- Tez No: 583183
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖKHAN MUZAFFER GÜVENSEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 144
Özet
Bu tez çalışmasında, hibrit hüzme oluşturma mimarisi altında tek-taşıyıcılı (SC) ve geniş bantlı milimetrik dalga masif çok-girdili çok-çıktılı (MIMO) seyrek kanallar için ortak uzay-zaman güç profili (JADPP), dağılım haritası, oluşturulması ile birlikte etkili hüzme ve anlık kanal edinim teknikleri önerilmiştir. Zaman bölmeli çoklama (TDD) tabanlı masif MIMO sistemler için yavaş-zamanlı hüzme edinimi ve hızlı-zamanlı anlık kanal kestirimi adı altında iki operasyon modundan oluşan bir eğitim aşaması üzerinde durulmuştur. İlgilenilen açısal sektörleri taramak için önceden oluşturulmuş hibrit hüzmelerin kullanıldığu ilk modda, adaptif radar tespit teorisinden ilham alarak yeni bir iki-aşamalı sabit yanlış alarm oranlı (CFAR) eşikleme algoritması önerilmiş ve bu algoritma kullanılarak her bir kullanıcı kanalının güç yoğunlukları ile birlikte ortak uzay-zaman seyreklik haritası elde edilmiştir. Önerilen eşikleme algoritması, aynı anda aktif olan farklı kullanıcılara ait çok-yollu bileşenlerden (MPCs) kaynaklı güçlü girişimleri dikkate alarak güç profili kestirebilen uzay-zamansal adaptif uyumlu bir süzgeç (AMF) kullanmaktadır. Önerilen eşikleme algoritması sonrası elde edilen çok-kullanıcılı kanala ait seyreklik haritası baz alınarak önemli miktarda azaltılmış eğitim verisi ile birlikte kanal kovaryans matrisleri (CCM) oluşturulmuştur. Daha sonra, kullanıcılar ve semboller arası girişim (ISI) dikkate alınarak ve oluşturulan kanal kovaryans matrisleri kullanılarak sanal sektörleştirme (ikinci derece kanal istatistiklerine dayalı kullanıcı gruplama) ile birlikte analog hüzmeleyici yeniden inşa edilmiştir. Son olarak, eğitim aşamasının ikinci modu için, hibrit yapı tarafından oluşturulmuş uygun bir hüzme uzayında çalışan iki yeni azaltılmış ranklı anlık kanal kestiricisi önerilmiştir. Önerilen teknikler eğitim yükünü dikkate değer miktarda azaltırken (geleneksel en küçük kareler (LS) tabanlı kestiricilere oranla), gerçek CCM bilgisine sahip minimum ortalama karesel hata (MMSE) filtresinin kanal kestirim doğruluğuna erişmektedir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, an efficient beam and instantaneous channel acquisition scheme together with joint angle-delay power profile (JADPP), scatter map, construction are proposed for single-carrier (SC) mm-wave wideband sparse massive multiple-input multiple-output (MIMO) channels when hybrid beamforming architecture is utilized. We consider two different modes of operation, namely slow-time beam acquisition and fast-time instantaneous channel estimation, in training stage of time division duplex (TDD) based systems. In the first mode, where pre-structured hybrid beams are formed to scan intended angular sectors, the joint angle-delay sparsity map together with power intensities of each user channels are obtained by using a novel two-stage constant false alarm rate (CFAR) thresholding algorithm inspired from adaptive radar detection theory. The proposed thresholding algorithm employs a spatio-temporal adaptive matched filter (AMF) type estimator, taking the strong interference due to simultaneously active multipath components (MPCs) of different user channels into account, in order to estimate JADPP of each user. After applying the proposed thresholding algorithm on the estimated power profile, the angle-delay sparsity map of the massive MIMO channel is constructed, based on which the channel covariance matrices (CCMs) are formed with significantly reduced amount of training snapshots. Then, by using the estimated CCMs, the analog beamformer is reconstructed by means of a virtual sectorization (user-grouping via second-order channel statistics) while taking the inter-group and inter-symbol interference (ISI) into account. Finally, for the second mode of the training stage, two novel reduced-rank instantaneous channel estimators, operating in a proper beamspace formed by the hybrid structure, are proposed. The proposed techniques attains the channel estimation accuracy of minimum mean square error (MMSE) filter with true knowledge of CCMs while reducing the training overhead considerably (compared to the conventional least-square (LS) type estimators).
Benzer Tezler
- Yapı sistemlerinin karekteristik parametrelerinin tanımlanması
Identification of the characteristic parameters of structural systems
BARLAS ÖZDEN ÇAĞLAYAN
- A new approach to satellite communication: Harnessing the power of reconfigurable intelligent surfaces
Uydu iletisimine yeni bir yaklaşım: Yeniden yapılandırılabı̇lı̇r akıllı yüzeylerden faydalanma
KÜRŞAT TEKBIYIK
Doktora
İngilizce
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜNEŞ ZEYNEP KARABULUT KURT
- Secure and coordinated beamforming in 5G and beyond systems using deep neural networks
5G ve ötesi sistemlerde derin sinir ağları kullanarak güvenli ve koordineli hüzmeleme
UTKU ÖZMAT
Doktora
İngilizce
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Uygulamaları Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET AKİF YAZICI
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET FATİH DEMİRKOL
- Experimental study of earthquake simulator for cold-formed lightweight steel structures
Soğuk şekillendirilmiş hafif çelik yapılar için deprem simülatörünün deneysel çalışması
FUAD MOHAMMED AHMED AL-GAADI
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
İnşaat MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ FATİH ALEMDAR
- Design and implementation of laser ablation device with a closed loop control method
Kapalı çevrim kontrol yöntemi ile lazer ablasyon cihazının uygulama ve tasarımı
KÜBRA ERDOĞAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Mekatronik MühendisliğiÇankaya ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÇAĞLAR ARPALİ
DR. ÖĞR. ÜYESİ ULAŞ BELDEK
