Taşıtlar arası haberleşme sistemlerinin modellenmesi ve kanal takibi
Modelling and channel tracking on vehicular communication systems
Yazar: KANİ EREN
Danışman: PROF. DR. HAKAN ALİ ÇIRPAN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Telekomünikasyon Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Geri beslemeli kontrol = Feedback control ; Kanal kestirimi = Channel estimation

Özet:
IEEE 802.11p, taşıtlar arası ve taşıt-yol kenarı birimleri arası iletişim için geliştirilmiş bir standarttır. Ancak bu standart WLAN uygulamaları için mevcut olan 802.11a altyapısından türetildiğinden dolayı zamanla değişen hızlı sönümlemeli kanallarda performans kaybına neden olmaktadır ki bu durum bilgi güvenilirliğini önemli ölçüde etkilemektedir. Bu performans kaybının sebebi, taşıtlar arası haberleşme sistemleri için ele alınan kanal yapılarının etrafta bulunan geniş ölçekli yansıtıcılar nedeniyle, duğaran kanallardan farklılık göstermesidir. Dolayısıyla, sinyal zamanla değişen kanallar üzerinden iletildiğinde kestirimci, kanal değişikliklerini takip edebilecek yapıda olmalıdır. Bu nedenle daha gelişmiş ve karmaşık kestirim teknikleri kablosuz haberleşmede önemli bir yere sahip olmaktadır. Bu çalışma kapsamında 802.11p tabanlı taşıtlar arası haberleşme sistemine ait fiziksel katmanın modellenmesi ve karar geri besleme dengeleyicisi, beklenti enbüyükleme yöntemiyle birleştirilerek, yeni bir takip algoritması önerilmiştir. Önerilen bu algoritmanın temel çıkış noktası kanal kestirimine ve sinyal tahminine aynı anda izin veren EM-SBL algoritmasıdır. Ancak önerilen algoritmayı EM-SBL'den ayıran temel fark iterasyon başlangıç degerlerinin elde edilme aşamasında kendini göstermektedir. Algoritmada yardımcı pilot işaretlerden yararlanılarak nuisance parametrelerinin sonsal olasılığı elde edilir. Böylece istenilen parametreler enbüyükleme adımında ortak şekilde maksimize edilir. Eş zamanlı elde edilen veri sembolleri ve kanal katsayıları karar geri besleme algoritması yardımıyla bir sonraki işaret sembolünün kestiriminde kullanılır.

Abstract:
The IEEE 802.11p is the communication standard for vehicle-to-vehicle (V2V) and vehicle-to-infrastructure (V2I) communication. Since IEEE 802.11p is an approved amendment to the IEEE 802.11a WLAN standard, it has weak performance in time-variant environments. It can be observed that conventional estimation methods do not perform sufficiently well because of factors like the high relative speed of vehicles and the delay spread of the channel. A major objective of this work is to study the issues related with the wireless channel estimation in time varying conditions for Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) systems. The iterative channel estimation and tracking problem is considered for time-varying channel. In order to jointly estimate channel and the data, EM-based decision feedback technique is employed to the vehicular communication systems. EM- based decision feedback estimation scheme is proposed to detect transmitted data as well as estimating the channel impulse response. In this scheme, copilot subcarriers which are embedded in the data symbols are used to iteratively optimize the channel and data estimates over the transmitted symbol block on the receiver side. The contribution of this work is two-fold. First, EM-based decision feedback scheme is proposed as iterative estimation technique which does not only estimate the data but also tracks the channel variation. As a second contribution, the performance of the proposed algorithm is explored through the evaluation of the Cramer-Rao Bound.