OFDM with index modulation-based alternative waveform designs for future wireless systems
Geleceğin kablosuz sistemleri için indis modülasyonlu OFDM tabanlı alternatif dalga formu tasarımları
- Tez No: 767996
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ERTUĞRUL BAŞAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 59
Özet
Klasik sinyal kümesi sembolleri ve aktif alt taşıyıcıların indisleri aracılığıyla bilgi bitlerini ileten indis modülasyonlu dik frekans bölmeli çoğullama (orthogonal frequency division multiplexing with index modulation, OFDM-IM), umut verici bir çok taşıyıcılı iletim şemasıdır ve esneklik ve basitlik gibi çeşitli faydaları sayesinde araştırmacıların dikkatini çekmiştir. Bununla birlikte, OFDM-IM'in boş alt taşıyıcıları ve yetersiz hata performansından dolayı üstün güvenilirlik, yüksek veri hızları ve düşük karmaşıklık sağlayamaması aşırı güvenilir düşük gecikmeli iletişim (ultra reliable low-latency communications, URLLC) ve gelişmiş mobil geniş bant (enhanced mobile broadband, eMBB) gibi geleceğin kablosuz iletişim hizmetlerinin birçok ihtiyacını karşılayamamasına sebep olmaktadır. Bu nedenle, eMBB ve URRLC hizmetlerinin çeşitli ihtiyaçlarını karşılamak için OFDM-IM'in esnek doğası kullanılarak birçok özgün dalga formu önerilmiştir. Bu tezde, OFDM-IM'in yukarıda bahsedilen avantajlarından yararlanılarak iki özgün OFDM-IM tabanlı çok taşıyıcılı iletim şeması önerilmiştir. İlk olarak, bir alt bloktaki alt taşıyıcıların sayısına eşit bir çeşitlilik kazancı elde etmek için alt taşıyıcılarda koordinat serpiştirme ve güç dağıtımı uygulayan güç dağıtım IM'li koordinat serpiştirilmiş OFDM (coordinate interleaved OFDM with power distribution IM, CI-OFDM-PIM) olarak adlandırılan yeni bir iletim şeması önerilmiştir. CI-OFDM-PIM için ortalama bit hata olasılığı (average bit error rate, ABEP) türetilmiş ve önerilen şemanın referanslarına kıyasen sahip olduğu üstün hata performansı bilgisayar simülasyonları aracılığıyla gösterilmiştir. Sonrasında ise iki olan çeşitlilik mertebesi ve akıllı alt taşıyıcı etkinleştirme paterni (subcarrier activation pattern, SAP) algılama mekanizması sayesinde üstün hata performansı ve gelişmiş bant verimliliği sağlayan, tekrarlanmış fazda/dik IM'li koordinat serpiştirilmiş OFDM (coordinate interleaved OFDM with repeated in phase/quadrature IM, CI-OFDM-RIQIM) adı verilen yeni bir OFDM-IM tabanlı şema önerilmiştir. Ayrıca, önerilen şema için bir logaritmik olasılık oranı (log-likelihood ratio, LLR) tabanlı düşük karmaşıklıkta alıcı tasarlanmıştır. Teorik analizler yapıldı ve bit hata olasılığı (bit error rate, BER) için bir üst sınır türetildi. Önerilen ve referans şemaları karşılaştırmak için tam ve eksik kanal durum bilgisi (channel state information, CSI) altında kapsamlı bilgisayar simülasyonları yürütüldü. CI-OFDM-RIQIM'in üstün sonuçlar gösterdiği ve yeni nesil kablosuz iletişim sistemleri için umut verici bir aday olarak kabul edilebileceği gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
Orthogonal frequency division multiplexing with index modulation (OFDM-IM), which transmits information bits through ordinary signal constellation symbols and indices of active subcarriers, is a promising multicarrier transmission scheme and has attracted the attention of researchers due to its several benefits such as flexibility and simplicity. Nonetheless, OFDM-IM cannot satisfy many needs of future wireless communication services such as, ultra-reliable low-latency communications (URLLC) and enhanced mobile broadband (eMBB) since providing superior reliability, high data rates, and low complexity is challenging due to its null subcarriers and unsufficient error performance. Therefore, several novel waveforms have been proposed by utilizing the flexible nature of the OFDM-IM to meet the diverse needs of eMBB and URRLC services. In this thesis, two novel OFDM-IM based multicarrier transmission schemes have been proposed by utilizing the aforementioned advantages of OFDM-IM. Firstly, a novel transmission scheme named as coordinate interleaved OFDM with power distribution IM (CI-OFDM-PIM), which applies coordinate interleaving and power distribution in subcarriers to achieve a diversity gain that is equal to the number of subcarriers in a subblock, is proposed. The average bit error probability (ABEP) for the CI-OFDM-PIM was derived and the superior error performance of the proposed scheme over benchmarks has been shown via computer simulations. Next, a novel OFDM-IM based scheme called coordinate interleaved OFDM with repeated in phase/quadrature IM (CI-OFDM-RIQIM), which provides superior error performance and enhanced spectral efficiency due to its diversity order of two and clever subcarrier activation pattern (SAP) detection mechanism, is proposed. Furthermore, a log-likelihood ratio (LLR) based low-complexity detector is designed for the proposed scheme. Theoretical analyses are performed and an upper bound on the bit error probability is derived. Comprehensive computer simulations under perfect and imperfect channel state information (CSI), are conducted to compare the proposed and reference schemes. It is shown that CI-OFDM-RIQIM shows superior results and can be considered as a promising candidate for next generation wireless communication systems.
Benzer Tezler
- Adaptive multiple-input multiple-output (MIMO) techniques for visible light communications
Başlık çevirisi yok
MOHAMED AL -NAHHAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT UYSAL
- Yeni nesil haberleşme sistemleri için yeni bir zamanlama algoritmasının geliştirilmesi
Developing a radio resource scheduler for mobile systems
FATİH BURAK KOYUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MESUT KARTAL
- OFDM-based novel waveform design for 5G and beyond wireless communication networks
5G ve ötesi kablosuz iletişim ağları için OFDM tabanlı özgün dalga formu tasarımı
ALİ TUĞBERK DOĞUKAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERTUĞRUL BAŞAR
- OFDM with index modulation for narrowband iot and mmtc
Dar bant nesnelerin interneti ve kitlesel makine tipi haberleşme için indeks modülasyonlu OFDM
ARMED TUSHA
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Medipol ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ARSLAN
- OFDM with index modulation for 5g and beyond
5g ve ötesi için indis modülasyonlu OFDM
EBUBEKİR MEMİŞOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN ALİ ÇIRPAN
DOÇ. DR. ERTUĞRUL BAŞAR