Kablosuz haberleşmede sönümlü kanal etkisine karşı OFDM ve MIMO yapıların yıldız küme diyagramı ve performans analizi
Constellation diagram and performance analysis of OFDM and MIMO against the fading channel effect in wireless communication
Yazar: UĞUR ACAR
Danışman: PROF. DR. NURSEL AKÇAM
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Son yıllarda haberleşme teknolojilerindeki hızlı gelişmeler nedeniyle kablosuz iletişim ön plana çıkmıştır ve hızla gelişmektedir. Kablosuz iletişim bütün avantajlarının yanında bazı zorluklara da sahiptir. Kablosuz haberleşmede karşılaşılan esas problem sinyalde meydana gelen sönümlü kanal etkisidir. Sönümlü kanal etkisi, sinyalde zaman ve frekans yayılmasına bağlı olarak sınıflandırılır. Bu sınıflandırma, zamansal yayılmaya bağlı olarak frekans seçici sönümlenme ve düz sönümlenme olarak meydana gelirken, frekans yayılmasına bağlı olarak da hızlı sönümlenme ve yavaş sönümlenme olarak meydana gelir. Bu çalışmada sinyal bileşenlerinde görülen zaman ve frekans yayılmasına bağlı sönümlü kanal etkisi Rayleigh ve Rician sönümlü kanal modelleri ile incelenmiştir. Çalışma kapsamında sönümlü kanal etkisine karşı etkili yöntemlerden olan Dikgen Frekans Bölmeli Çoğullama (Orthogonal Frequency Division Multiplexing-OFDM) ve Çoklu Giriş Çoklu Çıkış (Multiple Input Multiple Output-MIMO) sistemleri incelenmiştir. OFDM, geniş bir bantta tek taşıyıcı ile hızlı iletilen bir sinyal işaretinin, çok sayıda alt taşıyıcı ile daha yavaş bir şekilde iletilmesi yöntemidir. OFDM'de alt taşıyıcılar ve iletilen her bir işarete döngüsel önek eklenmesi sayesinde frekans seçici sönümleme etkisi gösteren bir kanalın, düz sönümlenme etkisi göstermesi sağlanır. Çalışma kapsamında OFDM'de alt taşıyıcı ve döngüsel önek (Cyclic Prefix) parametreleri teorik olarak incelendikten sonra, bu parametrelerdeki değişikliklerin sönümlü kanal etkisine karşı performansı yıldız küme diyagramları ile incelenmiştir. Ayrıca MIMO sistemler kapsamında, Alamouti ve Uzay Zaman Blok Kodlama tekniklerinin sönümlü kanallara karşı performansı teorik olarak incelenmiş ve anten çeşitliliğinin sönümlü kanal etkisine karşı performansı yıldız küme diyagramları ile incelenmiştir. OFDM ve MIMO'nun sönümlü kanal etkisine karşı etkili yöntemler olduğu görülmüştür

Abstract:
The wireless communication has come to the fore and is developing rapidly because of the developments in communication technologies in recent years. Wireless communication has some difficulties besides all its advantages. The main problem encountered in wireless communication is the fading channel effect in the signal. The fading channel effect is classified depending on the time and frequency propagation in the signal. This classification occurs as frequency selective and flat fading depending on the time propagation, while it occurs as fast fading and slow fading depending on the frequency propagation. In this study, the fading channel effect due to time and frequency propagation seen in signal components is investigated by Rayleigh and Rician fading channel models. In the scope of the study, Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) and Multiple Input Multiple Output (MIMO) systems, which are effective methods against the fading channel effect, are examined. OFDM is a method of transmitting the signal that is transmitted quickly with a single carrier in a wide band, slower with a large number of subcarriers. In OFDM, subcarriers and the addition of a cyclic prefix to each transmitted signal ensures that a channel with a frequency selective fading effect has a flat fading effect. Within the scope of the study, after examining the subcarrier and cyclic prefix parameters as theoretically in OFDM, the performance of the changes in these parameters against the fading channel effect is examined with constellation diagrams. In addition, within the scope of MIMO systems, the performance of Alamouti and Space Time Block Coding techniques against fading channels has been theoretically examined and the performance of antenna diversity against fading channel effect has been investigated with constellation diagrams. OFDM and MIMO is found to be effective methods against the fading channel effect.