Tek kullanıcılı çok girdi çok çıktı akıllı yansıtıcı yüzey sistemi için kanal kestirimi
Channel estimation for single user multiple input multiple output intelligent reflecting surface system
Yazar: BİLGE BAYAZİT
Danışman: PROF. DR. EMRE AKTAŞ
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Beşinci nesil haberleşmenin getirdiği yeni ve ileri teknolojilerle beraber haberleşme cihazlarının sayısında ve mobil bağlantılarda kayda değer bir artış yaşanmıştır. Haberleşme alanındaki bu artış sebebiyle oluşan yüksek karmaşıklığın, enerji kullanımının ve donanım maliyetlerinin azaltılması amacıyla araştırmalar şimdiden beşinci nesil teknolojilerin ötesine odaklanmaktadır.
Son zamanlarda akıllı yansıtıcı yüzey veya yeniden konfigüre edilebilir akıllı yüzey olarak adlandırılan teknoloji, araştırma konusu haline gelen teknolojilerden bir tanesidir. Akıllı yansıtıcı yüzeyler, düzlemsel bir yüzey üstüne çok sayıda pasif yansıtıcı eleman yerleştirilerek elde edilmektedir. Her bir eleman birbirinden bağımsız olarak yansıyan sinyalin genliğini ve fazını kontrol edebilmektedir. Bu teknoloji ile akıllı yansıtıcı yüzey üstündeki pasif elemanlar kullanılarak kablosuz yayılım ortamının yeniden oluşturulması amaçlanmaktadır. Akıllı yansıtıcı yüzeylerin kullanım amaçları arasında verici ve alıcı ekipman arasında açık görüş hattının bloke olduğu, alıcıya giden sinyalin çok zayıf olduğu, kanal koşullarının iletişime elverişli olmadığı durumlarda kullanılması veya ortak kanal girişiminin azaltılması düşünülmektedir.
Bu çalışmada, hem vericide hem de alıcı ekipmanında çok sayıda anten içeren akıllı yansıtıcı yüzey destekli sistemlerin kanalları ele alınmıştır. Bu haberleşme kanalları her bir anten ve yansıtıcı birimi arasındaki kanal parametreleri ile modellenmektedir. Bu kanal parametrelerinin bilinmesi sistemin hüzme oluşturucu ve akıllı yansıtıcı yüzeye ait yansıtıcı parametlerinin belirlenmesi için gereklidir. Bu tez çalışmasında böyle bir sistemde kanal parametrelerinin kestirilmesi problemi incelenmiştir. Literatürde bulunan üç farklı kanal kestirim yöntemi ele alınmıştır ve bunlar incelenerek karşılaştırmaları yapılmıştır. Ele alınan yöntemler En Küçük Kareler Khatri-Rao Faktörizasyonu, Çift Doğrusal Değişen En Küçük Kareler ve Manifold Üstünden Eşlenik Gradyan Optimizasyonu olarak isimlendirilmiştir.

Abstract:
There is a remarkable increase in the number of communication devices and mobile connections incident to the new and advanced technologies brought by the fifth-generation of communication. 
In order to reduce the high complexity, energy consumption, and hardware costs caused by this huge increase in the communication area, researches are already focusing on fifth-generation technologies.
Recently, the technology called intelligent reflecting surface or reconfigurable intelligent surface is one of the technologies that has become the subject of research. Intelligent reflecting surfaces are obtained by placing a large number of passive reflective elements on a planar surface. 
Each element can independently control the amplitude and phase of the reflected signal. With this technology, it is aimed to recreate the wireless propagation environment by using passive elements on the smart reflective surface. Among the uses of smart reflective surfaces, it is considered to be used in situations where the clear line of sight between the transmitting and receiving equipment is blocked, the signal to the receiver is very weak, the channel conditions are not conducive to communication, or to reduce co-channel interference.
In this study, channels of smart reflective surface supported systems, in which there are many antennas in both transmitter and receiver equipment, are discussed. These communication channels are modeled with channel parameters between each antenna and reflector unit. Knowing these channel parameters is necessary to determine the beamforming and intelligent reflecting surfaces reflector parameters of the system. In this thesis, the problem of estimating the channel parameters in such a system is investigated. Three different channel estimation methods in the literature have been discussed and these have been examined and compared. The methods discussed are named as Least Squares Khatri-Rao Factorization, Bilinear Alternating Least Squares and Conjugate Gradient on Manifold Optimization