Telsiz haberleşme kanallarının modellenmesi ve benzetimi
Modeling and simulation of wireless communication channels
Yazar: MİRAY KOCABAŞ
Danışman: DOÇ. DR. EMRE AKTAŞ
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Rayleigh sönümü = Rayleigh fading ; Sönümlü kanal = Fading channels

Özet:
Kablosuz bir ortamda radyo sinyallerinin yayılımı bir mobil terminal ve bir baz istasyonu arasındaki binalar, arazi yapıları ve çeşitli insan yapımı nesneler tarafından oluşan yansıma, kırınım ve saçılmayı kapsayan bir süreçtir. Çok yollu kanallarda alıcı ile verici arasında doğrudan görüş hattının olmadığı ve alıcının vericiye göre hareketli olduğu durumlarda gerçeklenen kablosuz iletişimlerde gerçek kanal etkileri için en iyi yaklaşım Rayleigh sönümlenmesidir. Sönümlenmeli kanalların modelleri fiziksel kanal durumlarının göz önüne alınmasıyla sönümlenme olayından doğrudan üretilebilmektedir. Literatürde zamanla değişen ya da değişmeyen, sürekli zaman ya da ayrık zaman, rasgele olmayan ya da olasılıksal gibi bir çok tipte kanal modeli yer almaktadır.Genel olarak sönümlenmeli kanal benzetimcilerinin temel aldığı ve daha yaygınca kullanılanmodel Clarke modelidir. Bu modelde vericinin dikey polarize ve sabit olduğu ve iletilen sinyalin alıcıda bütün açılardan eşit olasılıkla alındığı bir çok yollu kanal varsayılmıştır.Rayleigh sönümlenmeli kanal benzetimi için bir diğer popüler yöntem Smith tarafından önerilen ters ayrık Fourier dönüşümü alma yöntemidir. Bu modelde birden fazla sayıda istenen istatistiksel özelliklere sahip zamanla değişen karmaşık rasgele Gauss sönümlenme katsayısı frekans bölgesinde üretilerek bir filtre katsayılarıyla çarpılmak suretiyle model çıkışında Rayleigh sönümlenmiş karmaşık sinyal elde edilmektedir. Young ve Beaulieu aynı modeli daha az sayıda işlemle daha hızlı gerçekleştirilebildiğini göstermişlerdir.Bu çalışmada çok yollu Rayleigh sönümlenmeli kanal benzetim çalışmaları yapılmıştır.Öncelikle Clarke referans modeli incelenmiş ve benzetimleri gerçekleştirilmiştir. Daha sonra önerilen ters ayrık Fourier dönüşümü alma yöntemi ile sönümlenen sinyalin karmaşık Gauss katsayıları üretilmiş, model analiz edilmiş ve benzetimleri yapılmıştır. Son olarak bu modelin işlem sayısını yarıya indiren ve daha hızlı benzetimini sağlayan iyileştirilmiş ters ayrık Fourier dönüşümü yöntemi açıklanmış ve benzetimi gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
Radio signal propagation in a wireless communication channel is a process which is affected by mountains, hills or man made interacting objects that results in reflection, diffraction and scattering between the mobile station and the base station. Multipath channel effects can be well approximated by Rayleigh fading where no line of sight between the transmitter and the receiver and the mobile is in motion relative to the transmitter. Models of fading wireless channels are readily derived from physical considerations of the fading phenomenon. It should be noted that many types of models exist. They vary in time varying or time invariant, discrete vs. continuous, deterministic vs. stochastic. Fading channel simulators are generally derived from the popular Clarke model. This model assumes a vertically polarized transmitter and the signal received from all directions with equal probability. Another popular model for simulating the Rayleigh multipath channel is the inverse discrete Fourier transform method introduced by Smith. Multiple time varying random complex Gaussian variates are produced and multiplied by a filter coefficient and added in quadrature to form the desired Rayleigh faded signal. Young and Bernaulieu presented a modification of the algorithm of Smith, the new method requiring less number of IDFT operations and faster than the original method.This work presents an analysis and simulation of Rayleigh fading channel models. Description and analysis and simulations of Clarke's reference fading model, IDFT method and the improved IDFT method is provided.