Modern çok kanallı iletişim sistemleri için kafes yapıları ile alıcı tasarımı
Receiver design using lattice structures for modern multichannel communication systems
Yazar: NİHAT KARANFİL
Danışman: PROF. DR. M.TAHİR ÖZDEN
Deniz Harp Okulu Komutanlığı / Deniz Bilimleri ve Mühendisliği Enstitüsü / Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İletişim Bilimleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Adaptif dengeleme = Adaptive equalization ; Dengeleyiciler = Equalizers ; Kafes filtreler = Lattice filters

Özet:
Dengeleyici çeşitleri arasında en iyi performansı sergileyen Viterbi Dengeleyicisi (VD) dir. Viterbi Dengeleyicinin karmaşıklığının kanalın dürtü cevabına bağlı olarak üstel artması uzun dürtü cevabı olan kanallarda bu dengeleyicinin kullanımını engellemektedir. Viterbi Dengeleyiciyi uzun dürtü cevabı (hafızası) olan kanallarda kullanabilmek için kanalın dürtü cevabının kısaltılması gerekmektedir. Bu şekilde kabul edilebilir bir kayıpla kanalı dengelemek için Viterbi Dengeleyici kullanılabilir.Kanal kısaltmasının kullanıldığı bir diğer konu da Çok Girişli Çok Çıkışlı (ÇGÇÇ-MIMO) sistemlerdir. (ÇGÇÇ-MIMO) sistemler son yıllarda kablosuz haberleşmede sıklıkla kullanılmaya başlanmıştır. Özellikle Dikgen Frekans Bölmeli Çoklama (DFBÇ-OFDM) ÇGÇÇ sistemlerin dördüncü nesil cep telefonu (4G), Kablosuz Yerel Alan Ağı (KYAA-WLAN) gibi çok geniş kullanım alanlarında kullanıldıkları/ kullanılacakları bilinmektedir.DFBÇ-MIMO sistemlerde sembollerarası girişimi (SAG) azaltmak için veri blokları arasına konulan çevrimsel önek (ÇÖ)'nün uzunluğu kanalın dürtü cevabından kısa olmalıdır. Ancak kanalların dürtü cevabının uzunluğu her zaman bilinemez ve bu yüzden kanal kısaltması yapılması gerekmektedir.Bu çalışmada Falconer ve Magee (1973) tarafından Viterbi Dengeleyici kullanabilmek için önerilen Kanal Kısaltan Dengeleyici (KKD) yapısı değiştirilmiş ardışık işlemli çok kanallı kafes (DAİÇKK) süzgeçlerle gerçekleştirilerek yeni bir Kanal Kısaltan Dengeleyici ortaya konulmuştur. Bu yapıdaki ön süzgeç DAİÇKK gerçekleştirilmiştir. DAİÇKLKK yapısı ile sadece sayısal işlemlere gerek duyan, matris tersini alma işlemi içermediğinden kararlılık sorunu olmayan ve iyi sayısal özelliklere ulaşılmaktadır. Matris tersini alma işlemini ve vektör işlemlerini içermemesi karmaşıklığı azaltmakta, süzgeci daha modüler yapmakta ve bu sayede çok büyük çapta tümleşim uygulamaları için elverişli olabilmektedir. Ayrıca bu sayede tek kanallı yapılar için önerilen yapı ÇGÇÇ sistemlerde de kullanılabilmektedir. Bu şekilde hem tek kanallı hem de çok kanallı yapılarda kullanılabilen ve VD kullanan bir DAİÇKK yapısında bir KKD tasarlanmıştır.Tezin sonunda bu KKD ile tek ve çok kanallı farklı kanal özellikleri için kanal dengeleme yer almaktadır. Benzetimler bu KKD'de özellikle ön süzgeç olarak Karar Geri Beslemeli Dengeleyici (KGBD) kullanılması durumunda üst seviye performans verdiğini göstermiştir. Ön süzgeç olarak doğrusal dengeleyici kullanıldığında ise doğrusal KGBD'ye çok yakın sonuçlar elde edilmiştir.

Abstract:
Viterbi Equalizer (VE) is having the the best performance among varieties of equalizer. The complexity of Viterbi increase exponentially depending on the channel impulse response. Because of that VE cannot use in the channels having long impulse response. To use in the channels which own long impulse response, channel shortening is required. In this way, VE can be used in order to equalize the channel with an acceptable lost.Another structure that is used in channel shortening is the multi input multi output (MIMO) systems. In wireless communicaiton MIMO systems have being frequently used in the last years. Especially OFDM MIMO systems is known to be used in wide implementation areas like fourth generation (4G) mobile phones, WLAN.The length of the Cyclic Prefix (CP) having been put between data block to decrease intersymbol interference (ISI) in MIMO systems should be shorter than the channels impulse response. However, the length of channels is not always known. And it can be longer than CP. Thus, channel shortening is required.In this thesis, Channel Shortening Equalizer (CSE) which is proposed by Falconer and Magee (1973) was realized with modified SPMLS structure so that a new channel shortening equalizer (CSE) has been formed. In this structure, pre-filter modified SPMLS fitler was implemented. With the modified SPMLS structure , only scalar operations are required, instability problems owing to matrix inversion are avoided, and good numerical properties are achieved. Avoidance of matrix inversion and vector operations reduce the complexity considerably, and make the filter highly modular and suitable for VLSI implementation. Also, suggested MIMO systrems for single channel which is used both one channel and multi channel structures and CSE designed in modified SPMLS structure using VE.At the end of the thesis, equalization with CSE simulations take place for different kind of channels. Simulations show high level of performance if DFE is used as a prefilter in this CSE. If LE is used as a prefilter, results which are much better than LE and almost same as DFE are achieved.