Kesirli doppler kaymalı dikgen zaman frekans uzay modülasyonunda düşük karmaşıklıklı yöntemlerin performans analizi
Performance analysis of low complexity orthogonal time frequency space modulation techniques with fractional doppler shifts
- Tez No: 930394
- Danışmanlar: PROF. DR. AHMET SERBES
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Haberleşme Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 92
Özet
Bu tez çalışmasında, yüksek hızla hareket eden platformları içeren yeni nesil kablosuz haberleşme sistemlerinde öne çıkan dikgen zaman frekans uzay modülasyonu (Orthogonal Time Frequency Space, OTFS) üzerinde Doppler kaymalarının kesirli olmasının hata performasına etkisi ve hesaplama karmaşıklığı değişimi incelenmiştir. Dikdörtgen darbe biçimlendirici dalga şeklinin kullanıldığı alıcı-verici sistemlerinde, farklı kanal profilleri ve hızlarda olan kullanıcılarla oluşan senaryoların OTFS çerçeveleri değiştirlerek performans analizleri oluşturulmuştur. Litaratürde detaylı olarak incelenmeyen RCP-OTFS çerçeve yapısını kesirli Doppler kaymaları ihmal edilmeden giriş-çıkış ilişkisi geleneksel gecikme-Doppler (Delay-Doppler, DD) bölgesi yerine gecikme-zaman (Delay-Time, DT) bölgesinde formüle edilmektedir. Böylece denklemlerde Doppler kayması kesirli olarak ifade edilerek daha gerçekçi bir sistem modeli ele alınmaktadır. Benzetimler, DT bölgesinde hesaplanan RCP-OTFS giriş-çıkış ilişkisinin DD bölgesinde hesaplanan ilişki ile birebir aynı sonucu verdiğini göstermektedir. Ayrıca, teorik ve benzetim sonuçları önerilen bu yaklaşımın hesaplama karmaşıklığının geleneksel RCP-OTFS yöntemine göre oldukça düşük olduğunu doğrulamaktadır. Tez çalışmasının sonraki aşamasında önerilen sistemin LMMSE tekniği ile hata performansları 3GPP standartlarındaki kanal profilleriyle gerçekleştirilmiştir. Ancak LMMSE tekniğinin hesaplama karmaşıklığının yüksek olması sebebiyle daha önce DD bölgesinde kullanılan SIAI algoritması, önerilen sistemin DT bölgesinde SIAI tespit algoritmasının eklenmesi tasarlanarak sistem performansı değerlendirilmiştir. LMMSE tekniği ile yaklaşık olarak aynı sonuçların elde edilmesi ve tespit kısmında hesaplama karmaşıklığının düşmesi, sisteminin etkinliğini ve pratik uygulamalar için potansiyelini ortaya koymaktadır. Dahası, yüksek hareketlilik senaryolarında RCP-OTFS modülasyonun çoklu yol yansımaları ve Doppler kaymalarına dirençli olması, önerilen sistemlerin geleneksel sistemlere göre performans sunduğu vurgulanmıştır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, the effect of fractional Doppler shifts on the error performance and computational complexity of orthogonal time frequency space modulation (OTFS), which is prominent in next generation wireless communication systems involving high-speed moving platforms, is investigated. In transceiver systems using rectangular pulseforming waveforms, the performance of scenarios with users with different channel profiles and speeds are analyzed by varying the OTFS frames. The RCP-OTFS frame structure, which has not been studied in detail in the literature, is formulated in the delay-time (DT) domain instead of the traditional delay-Doppler (DD) domain without neglecting fractional Doppler shifts. Thus, a more realistic system model is obtained by expressing the Doppler shift fractionally in the equations. Simulations show that the RCP-OTFS input-output relationship computed in the DT domain is exactly the same as that computed in the DD domain. Moreover, the theoretical and simulation results confirm that the computational complexity of the proposed approach is considerably lower than the conventional RCP-OTFS method. In the next phase of the thesis, the error performances of the proposed system with the LMMSE technique are realized with channel profiles in 3GPP standards. However, due to the high computational complexity of the LMMSE technique, the SIAI algorithm, which was previously used in the DD region, was designed to add the SIAI detection algorithm in the DT region of the proposed system and the system performance was evaluated. The fact that approximately the same results are obtained with the LMMSE technique and the computational complexity is reduced in the detection part demonstrates the effectiveness of the system and its potential for practical applications. Moreover, it is emphasized that in high mobility scenarios, the RCP-OTFS modulation is robust to multipath reflections and Doppler shifts, which makes the proposed systems outperform conventional systems.
Benzer Tezler
- Zaman-frekans dağılımları ve kesirli Fourier dönüşümü ile yeni haberleşme ve uyarlanır sistem tasarımları
New communication and adaptive system designs by time-frequency distributions and fractional Fourier transform
SULTAN ALDIRMAZ
Doktora
Türkçe
2012
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. LÜTFİYE DURAK ATA
- Çarpan akışkan jetleri kullanılarak elektronik elemanların soğutulmasının deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of electronics equipment cooling with impinging jets
MEHMET FEVZİ KÖSEOĞLU
- Waveform design for 5G and beyond wireless communication networks
5G ve ötesi kablosuz haberleşme ağları için dalga formu tasarı
SALAH EDDINE ZEGRAR
Doktora
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Medipol ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği ve Siber Sistemler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ARSLAN
- Algorithms for interference immunity and efficient radio resource utilization in wireless communications systems
Kablosuz iletişim sistemlerinde girişim direnci ve verimli radyo kaynağı kullanımı için algoritmalar
ARMED TUSHA
Doktora
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Medipol ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği ve Siber Sistemler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ARSLAN
- Doppler işaretlerinin kaotik ölçütlerle sınıflandırılması
Classification of doppler signals with chaotic measures
ALİ ÖZTÜRK
Doktora
Türkçe
2008
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET ARSLAN