Çok girişli- çok çıkışlı dikgen frekans bölmeli çoğullama (MIMO-OFDM) sistemlerinde tepe güç/ortalama güç oranı (PAPR) azaltımı
The analysis of the peak to average power ratio (PAPR) reduction in the multiple-input multiple-output ortogonal frequency division multiplexing (MIMO-OFDM) systems
Yazar: MURAT TÖREN
Danışman: PROF. DR. CEBRAİL ÇİFLİKLİ
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: OFDM = Orthogonal frequency division multiplexing

Özet:
Son yıllarda haberleşme teknolojileri gelecek nesillere daha iyi iletişim imkânları sağlanması amacıyla kapasitelerini artırmaya yönelik çalışmalara yoğunluk vermiştir. Günümüze gelinceye dek haberleşme sistemleri aşama aşama gelişim kaydetmiştir. Birinci nesil haberleşme sitemlerinde 1970,1980'li yıllarda Gelişmiş Mobil Telefon sistemleri (AMPS), Nordic Mobil Telefon (NMT), Toplu Haberleşme Sistemi (TACS), gibi analog tekniklerle sesi iletmekteydi. İkinci nesil haberleşme Mobil İletişim için Küresel Sistemi (GSM) geliştirmiş ve yaygın kullanımı sağlanmıştır. Üçüncü nesil haberleşmede ise yüksek veri hızı için diğer sitemlere ilave olarak standartlar oluşturulmuştur. Dördüncü nesil haberleşme sistemlerinde ise, üçüncü nesil de karşılaşılan yüksek veri hızı ve çoklu servis ağındaki kısıtlamaları gidermeye yönelik çalışmalar yapılıştır. Örneğin, üçüncü nesilde 144Kbps olan hareketli veri iletim hızı 100Mbps 'ye artırılmıştır.Haberleşme teknolojilerindeki bu artan talebe karşı geliştirilen sistemler içerisinde çok girişli çok çıkışlı (ÇGÇÇ) sistemler önemli yer tutmaktadır. Gerçek yüksek hızlı çok kullanıcılı kablosuz sistemler, sistemin spektral verimliliğini artırmaktadır. Kablosuz sistemlerde de bundan dolayı bu sistemler kullanılmaktadır. Ayrıca bu sistemle birlikte çoklu erişim tekniklerinden frekans seçili çoklu erişim tekniği olan frekans bölmeli çoğullama (FBÇ) kullanımı sistemin verimini daha da artırmaktadır. Frekans bölmeli çoğullama kanal bant genişliğini belli alt kanallara bölerek her birinin tahsisine verilmiş olan frekanslarda düşük hızlı taşıyıcıların çoğullanması sağlanmış olur. Bu çoğullama tekniği kullanılarak daha da iyileştirilmiş çoğullama yapılması için tekniğe dikgenlik (ortogonality) özelliği de eklenerek alt bantların birbirine olan girişimleri azaltılmış olur. Böylece dikgen frekans bölmeli çoğullama tekniği oluşturulmuş olur. Bu teknikle çok girişli çok çıkışlı sistemler birleştirilerek, çok girişli çok çıkışlı dikgen frekans bölmeli çoğullama sistemleri geliştirilmiştir.Böylece hem spektral verimlilik hem de daha kaliteli işaret iletimi için adımlar atılmıştır. Bu sistemler içinde spektral verimlilik sağlanması, sistemlerle uyumluluk gibi avantajlar yanında iletimin daha iyi sağlanmasını engelleyen etkenler vardır. Bunlardan ortalama güç/tepe güç oranı (PAPR) işaretler üzerinde bozucu etkiye sahip bir bozulma oluşturur.Bu çalışma ile çok girişli çok çıkışlı dikgen frekans bölmeli çoğullama (ÇGÇÇ-DFBÇ) yapısının birleştirildiği bir sistemde oluşan ortalama güç/ tepe güç oranı (PAPR) oranının azaltımı için bu oranı azaltma tekniklerini kullanarak inceleme yapılmıştır. Bu tekniklerden çalışmada kullanılan tekniklere (seçici eşleme(SLM), kısmi iletim dizileri (PTS)), matlab ortamında dalgacık (wavelet) dönüşümü eklenerek sistemdeki tepe güç / ortalama güç oranın daha azaltılmış olması gözlenmiştir.

Abstract:
In recent years, communication technologies density the studies about the capacity argumentation in order to provide a better communication facilities for new generation.Communication systems are in the process of development gradually.In 1970?s, in the first generation of communication systems, voice was transmitted with analog techniques such as Advances Mobile Phone Systems (AMPS), Nordic Mobil Phone (NMT), Total Access Communication Systems (TACS).In the second generation of communication, Global System for Mobile Communications (GSM) was developed and it has become a widespread technology.In addition to the other systems, standards are established in order to obtain high data speed in the third generation of communication systems.In the fourth generation of communication systems, studies are conducted to solve problems about high data speed and multiple service provider that were encountered in the third generation of communication systems. For example, data transmisson speed was increased to the 100Mbps from the 144Kbps. Among the systems that have been developed by the increasing demand of communication technologies, Multiple-input multiple-output (MIMO) communication has a significance. Real high speed multiple user wireless systems increases system?s spectral efficiency so that it can also be used on wireless systems.Moreover, usage of frequency division multiplexing , which is a technique of multiple access technique, with real high speed multiple user wireless systems increases the efficiency of the system.Frequency division multiplexing (FDM) divides the channel bandwidth into subchannels and enables multiplex of low speed transmissions. Using this multiplexing technique, attempts of subchannels to each other are decrased by adding ortogonality propery in order to have a better multiplexing. Hence, Ortogonal frequency division multiplexing technique is established. By combining this technique and MIMO systems, MIMO ortogonal frequency division multiplexing systems are developed. So, a base for the spectral efficiency as well as fine signals transmission is established. Besides the advantages such as spectral efficiency and compatibility of these systems, they also have some factors that prevent transmission being better. For example, Peak to Average Power Ratio (PAPR) creates a distortion effect on signals.In this study, techniques are investigated in order to decrase the peak to average power ratio in the MIMO-OFDM systems .The technique that is used in this study SLM and PTS are evolved adding wavelet transformation and PAPR reduction is observed.