Yığın çok girişli-çok çıkışlı sistemlerde zeki optimizasyon teknikleri kullanarak kanal kestirimi
Channel estimation using intelligent optimization techniques in massive mimo systems
Yazar: ADEM ERGEÇ
Danışman: PROF. DR. NECMİ TAŞPINAR
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Günümüzde artan veri transfer ihtiyacı için MIMO baz istasyonundaki anten sayısının önemli ölçüde artırılması ile uzaysal çoğullama yeteneğinden daha fazla yararlanılarak ihtiyaç duyulan veri hızının artırabileceği bilinmektedir. Anten sayısının önemli ölçüde artışı ile beraber yığın MIMO kavramı ortaya çıkmıştır. Yığın MIMO sistemi birçok avantaja sahip olmasına rağmen, sağlıklı bir veri iletiminin sağlanabilmesi için yüksek hızlı ve geniş bantlı veri kanallarının kanal durum bilgisinin (CSI) elde edilmesi gerekmektedir. Gezgin haberleşme sistemlerinde veri iletimi için hayati öneme sahip CSI ihtiyacının karşılanması amacıyla kanal kestirim yöntemlerine başvurulmaktadır. Yığın MIMO sistemleri daha büyük boyutlu anten yapılarına, daha büyük bant genişliklerine sahip olması nedeniyle, daha hızlı geçici etkiler ve artan yol kaybı gibi sönümlenmeli kanalların sinyaller üzerindeki yıkıcı etkileri kanal kestirimi sayesinde ortadan kaldırılabilir. LS ve MMSE başta olmak üzere pek çok pilot tabanlı kanal kestirim yöntemi mevcuttur. LS algoritması, yapısal olarak oldukça sadedir. Ancak sönümlü ve zamanla değişen kanal yapısındaki performansı oldukça zayıftır. MMSE algoritması LS algoritması ile kıyaslandığında daha iyi performans gösterir, ancak oldukça karmaşık yapıya sahip olmasından dolayı kullanışlı değildir.
Bu tezde yığın çok girişli-çok çıkışlı sistemlerde PSO, GA, HSA, IWO, EHO ve RFA optimizasyon algoritmaları kullanarak bilgisayar ortamında simülasyon çalışmaları yapılarak LS kanal kestirim yönteminde pilot ton optimizasyonu uygulanmış, sistem başarımları değerlendirilmiştir. Bunun sonucunda LS kanal kestirim yönteminde pilot tonların yerleri optimize edilerek daha iyi sonuçlar elde edilmiştir.

Abstract:
Nowadays, for the increasing need for data transfer is the required data rate which can be increased by making more use of the spatial multiplexing capability by significantly increasing the number of antennas in the MIMO base station. With the significant increase in the number of antennas, the concept of massive MIMO has emerged. Although the massive MIMO system has many advantages, it is necessary to obtain the channel state information (CSI) of high speed and broadband data channels in order to ensure an effective data transmission. Channel estimation methods are used in order to meet the CSI requirement, which is vital for data transmission in mobile communication systems. Due to the fact that massive MIMO systems have larger antenna structures and larger bandwidths, the destructive effects of fading channels on signals such as faster transient effects and increased path loss can be eliminated by channel estimation. There are many pilot based channel estimation methods, mainly LS and MMSE algorithms. The LS algorithm is structurally quite simple. However its performance is quite poor in fading and time-varying channels. The MMSE algorithm performs better than the LS algorithm, but it is not useful due to its highly complex structure.
In this thesis, pilot tone optimization was applied in the LS channel estimation method by using PSO, GA, HS, IWA, EHO and RFA optimization algorithms in massive MIMO systems in the computer environment, and the system performances were evaluated. As a result, it is obtained better results by optimizing the locations of the pilot tones in the LS channel estimation method.