Çok Girişli Çok Çıkışlı İletişim Sistemlerinde Kanal Kestirim Yöntemlerinin İncelenmesi

Abstract

Günümüzde kablosuz haberleşme sisteminin kullanım oranının oldukça artmasıyla, sınırlı bant genişliğinde kaliteli ve yüksek veri hızlarına ulaşmak için birçok alıcı ve verici anten kullanımını benimseyerek uzay, zaman ve frekansta çeşitlilik sağlayan çok girişli çok çıkışlı (ÇGÇÇ) iletim tekniği kullanılmaktadır Yüksek tayfsal verimlilikli dikgen frekans bölmeli çoğullama (DFBÇ) ile ÇGÇÇ iletim tekniğinin birleşmesiyle oluşan ÇGÇÇ-DFBÇ sistemi ise günümüzün anahtar teknolojisidir. Gezgin haberleşme kanalında olan çok yollu sönümlemenin etkilerini kaldırmak için kanal kestirimi yapılmalıdır. Kanal kestirimi yapılarak gönderilen bitler doğru algılanır ve bit hata oranı (BHO) azalır. Kanal kestirim algoritmaları pilot tabanlı, kör ve yarı-kör algoritmalar olarak üç gruba ayrılabilir. Pilot tabanlı kanal kestiriminde kanalı kestirmek için veri bitlerinden bazıları kullanılır. Kör kanal kestiriminde ise kanalın istatistiksel özelliklerinden yararlanılır. Yarı kör kanal kestiriminde ise hem veri bitleri hem de kanalın istatistiksel özellikleri kullanılır. Bu tezde farklı frekans ve zaman seçicilikte olan kanalları kestirmek için farklı kanal kestirim yöntemleri denenerek birbirleriyle karşılaştırıldı. Öncelikle tarak ve blok tür pilot yerleşimi kullanılarak bir boyutlu daha sonra da elmas ve dikdörtgen tür pilot yerleşimi kullanılarak iki boyutlu pilot tabanlı kanal kestirimi yapıldı. Daha sonra bağımsız bileşenler analizi (BBA) yöntemi kullanarak kör kanal kestirimi ile yine BBA yöntemi kullanılarak yarı kör kanal kestirimi yapıldı. Sonuçlardan yarı kör kanal kestiriminin her zaman, kör kanal kestiriminden daha iyi başarım sergilediği görüldü. Ayrıca kestirilmek istenen kanal frekans seçicilikli ise yarı kör kanal kestirim yönteminin, pilot tabanlı kanal kestirim yöntemi yerine kullanılabileceği ve böylece daha az pilot bit kullanılarak daha etkin bant genişliği verimi elde edilebileceği görüldü.With increasing usage of wireless communication in recent years, the need in higher data rates and access quality has also increased. Multiple input multiple output (MIMO) transmission technique which uses multiple receive and transmit antennas to provide space, time and frequency diversities can meet all these demands. MIMOOFDM is the key technology of today's wireless communication systems that combines orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) which has higher spectral efficiency and MIMO transmission technique. In order to overcome the adverse effects of multipath fading in mobile communication channels, channel estimation must be performed. Thus original bits can be recovered correctly and bit error rate (BER) is reduced. Channel estimation algorithms can be grouped into three categories as pilot based, blind and semi-blind. In pilot based channel estimation, some of data symbols are used to estimate channel. In blind channel estimation statistical properties of channel are used. In semi-blind channel estimation information from both data symbols and statistical properties is utilized. In this thesis, different estimation techniques are used to estimate the channels with various frequency and time selectivities, and results are compared. Firstly, one dimensional channel estimation using comb and block pilot placement is made. Then two dimensional pilot based channel estimation is performed using diamond and rectangular pilot placement. Blind and also semi-blind channel estimation is done by using independent component analysis (ICA). The results show that semi-blind channel estimation yields always better performance than blind channel estimation. It is also seen from the results that; if the channel to be estimated is frequency selective, semi-blind channel estimation technique can be used instead of pilot based channel estimation technique which allows less pilot usage and consequently enhanced more bandwidth efficiency.