Sensing, beamforming and self-interference mitigation methods for full-duplex communications
Tam çift yönlü haberleşmeler için algılama, hüzme şekillendirme ve öz girişim azaltma yöntemleri
- Tez No: 973316
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖKHAN MUZAFFER GÜVENSEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Kablosuz iletişim, Sayısal iletişim, Uzaktan algılama, Çift yönlü iletişim, Öz girişim, Wireless communication, Digital communication, Remote sensing, Duplex communication, Self-interference
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Tam Çift Yönlü (Full-Duplex, FD) haberleşme sistemleri, aynı frekans ve zaman kaynaklarını kullanarak eşzamanlı gönderim ve alım yapma imkanı sunar. Bu sayede veri iletim oranı teorik olarak iki katına çıkabilir. Ancak, öz girişim (self-interference, SI), FD çalışmanın önündeki en büyük engeldir. Bu tez, zamanla değişen kanallar ve milimetre dalga çoklu giriş-çoklu çıkış (MIMO) mimarileri odağında, FD haberleşme sistemleri için SI bastırma ve hüzme şekillendirme tekniklerini incelemektedir. Tezin ilk bölümü, tek antenli FD sistemlerde SI iptali için güç yükseltici kaynaklı doğrusal olmayan bozulmalar ve hızlı SI kanal değişimlerinin etkisini ele almaktadır. İlgilenilen sinyalin kirleticiliğini azaltmak ve gerçek zamanlı çalışmada doğrusal olmayan öğrenmeyi ayrıştırarak karmaşıklığı düşürmek amacıyla, yeni bir uyarlamalı-iteratif bastırma algoritması önerilmektedir. İkinci bölüm, milimetre dalga MIMO sistemlerinde çevredeki saçıcı nesnelerden gelen yansımaların oluşturduğu uzak-alan SI'ya odaklanmaktadır. Açıya dayalı uzamsal bastırma ile gecikmeye dayalı sayısal SI iptalini birleştiren melez bir yöntem geliştirilmiştir. Sistem, algılama yöntemleri ve bir saçıcı haritası kullanarak her saçıcı için en uygun bastırma eylemini uyarlamalı olarak seçer ve dinamik çevre koşullarında sağlam haberleşme performansı sağlar. Son olarak, FD çalışmayı destekleyici olarak kullanıcı cihazlarının açısal kestirimi ve hüzme takibi işlenmiştir. Çok kümeli ve zamanla değişen büyük ölçekli MIMO kanalları için, boyut indirgemeli istatistiksel yöntemler ve kanal parametrelerinin hızlı ve yavaş zamanlı ayrımı kullanılarak, düşük karmaşıklıklı iki adımlı bir hüzme şekillendirme çerçevesi önerilmiştir. Bu tezdeki katkılar; gelişmekte olan FD milimetre dalga sistemler için yakın ve uzak alan girişimlerini kapsayan, çevresel dinamiklere ve donanım sınırlamalarına karşı dayanıklı, bütüncül bir SI bastırma ve hüzme şekillendirme stratejisi sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Full-Duplex (FD) communication systems enable simultaneous transmission and reception using the same frequency and time resources, potentially doubling the data rate. However, the self-interference (SI) is a bottleneck for FD operation. This thesis investigates SI mitigation and beamforming techniques for FD communication systems, with a focus on time-varying channels and millimeter-wave (mmWave) multiple-input multiple-output (MIMO) architectures. The first part addresses SI cancellation in single-antenna FD systems, examining the effects of nonlinear distortions caused by power amplifier impairments and rapid variations in the SI channel. A novel adaptive-iterative cancellation algorithm is proposed to combat signal-of-interest contamination and reduce complexity by separating nonlinear learning from real-time operation. The second part focuses on far-field SI in mmWave MIMO systems, where environmental echoes from scatterers create SI with spatial and temporal characteristics. A hybrid scheme combining angle-based spatial suppression and delay-based digital SI cancellation is developed. Using sensing methods and a scatterer map, the system adaptively selects the optimal mitigation action for each scatterer to maintain robust communication performance in dynamic environments. Finally, the third part complements the FD operation by enabling robust angular estimation and beam tracking of user equipments. A low-complexity two-stage beamforming framework is proposed for multi-cluster, time-varying massive MIMO channels, leveraging reduced-dimensional statistical methods and distinguishing fast- and slow-time channel parameters. Overall, the contributions in this thesis offer a holistic SI mitigation and beamforming strategy for emerging FD mmWave systems, addressing both near- and far-field interference while ensuring robustness to environmental dynamics and hardware limitations.
Benzer Tezler
- Kendiliğinden algılama kabiliyetine sahip çimento bağlayıcılı kompozitlerin büyük ölçekli yapısal kiriş elemanlarda performansları
The performances of self-sensing cemetitious composites on the large scale structural beam member
MOHAMMAD HAROON SARWARY
Doktora
Türkçe
2017
İnşaat MühendisliğiGazi Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ŞAHMARAN
- Araç iletişiminde radar ve algılama destekli hüzme yönlendirme
Radar and sensing assisted beamforming in vehicular communication
HASRET TAHA AKÇALI
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiTobb Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖZLEM TUĞFE DEMİR
PROF. DR. TOLGA GİRİCİ
- Uzaktan algılama amaçlı uyduların haberleşmesinde hüzme şekillendirme ve derin öğrenme tekniklerinin kullanımı
Beamforming and deep learning techniques for communication in remote sensing satellites
ÜMİT GÜLER
Doktora
Türkçe
2025
Bilim ve TeknolojiEskişehir Teknik ÜniversitesiUzaktan Algılama ve Coğrafi Bilgi Sistemleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TANSU FİLİK
PROF. DR. ALPER ÇABUK
- Molecular communications: Novel relaying schemes and molecular beamforming
Moleküler iletişim: Yeni aktarma şemaları ve moleküler hüzme oluşturma
JOANA ANGJO
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERTUĞRUL BAŞAR
PROF. DR. ALİ EMRE PUSANE
- Performance of compressed sensing based image reconstruction for photoacoustic imaging
Fotoakustı̇k görüntüleme ı̇çı̇n sıkıştırılmış algılama tabanlı görüntü oluşturma metodunun performansı
SADIK ÇAĞATAY ÇELEBİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAYRETTİN KÖYMEN