Geniş-bant kablosuz haberleşme sistemlerinde döngüsel algoritmalar
Iterative algorithms on wide-band wireless communication systems
Yazar: İSMAİL CEM KARABAKAL
Danışman: DOÇ. DR. EMRE AKTAŞ
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu çalışmada olasılık yayılımı algoritmasının Kod Bölmeli Çoklu Erişim (CDMA), Çoklu Taşıyıcılı Kod Bölmeli Çoklu Erişim (MC-CDMA) ve Dikgen Frekans Bölmeli Çoğullama (OFDM) sistemlerinde çoklu kullanıcı sezimi, kanal parametreleri sezimi ve taşıyıcı frekans kayması sezimi problemlerine uygulanabilirliği araştırılmıştır.Kod Bölmeli Çoklu Erişim için çoklu kullanıcı sezimi problemi kanalın bilinmediği durumda incelenmiştir. Bilinmeyen kanal parametrelerinin çizgeye düğüm olarak eklenip, gönderilen sembollerle birlikte sonsal dağılımlarının hesaplandığı yeni bir yöntem önerilmiştir. Paralel yapıda hızlı gerçekleştirmeye elverişli olan bu döngülü algoritmanın matrislerin tersini almaya dayalı döngülü algoritmalarla karşılaştırılabilir performansa sahip olduğu benzetimlerde görülmüştür.Literatürde yeni bir yöntem olarak önerilen ve Çoklu Taşıyıcılı Kod Bölmeli Çoklu Erişim için geliştirilmiş olan olasılık yayılımı algoritması incelenmiştir. Bu algoritmada kullanılan yöntemlerin uygulanabilirliği araştırılmış ve mesaj ifadelerinin detaylı çıkarımı yapılmıştır.Dikgen Frekans Bölmeli Çoğullama için, olasılık yayılımı algoritması kullanılarak taşıyıcı frekans kayması kestimi üzerine çalışılmıştır. Kanalın ve gönderilen sembollerin bilindiği durumda, ara taşıyıcı sayısının kestirime etkisi analitik ve nümerik sonuçlarda gösterilmiştir. Kanalın bilinmediği durumda, kanal parametrelerinin ve taşıyıcı frekans kaymasının döngüsel ve paralel yapıda kestirildiği yeni bir yöntem önerilmiştir. Benzetimlerde artan döngü sayısının ortalama karesel hataya etkisi incelenmiştir.

Abstract:
In this thesis, applicability of belief propagation algorithm is investigated for multiuser detection, channel parameters estimation and carrier frequency offset (CFO) estimation in Code Division Multiple Access (CDMA), Multi-Carrier Code Division Multiple Access (MC-CDMA) and Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) systems.In Code Division Multiple Access case, multiuser detection problem is analyzed for unknown channels. A new method is proposed where the unknown channel parameters are nodes in the graph, whose posteriori distribution are to be calculated jointly with that of transmitted symbols. It is observed that the iterative algorithm, which amenable to fast parallel implementation, has comparable performance with that of matrix-inversion based iterative algorithms.A new proposed belief propagation algorithm which is developed for Multi Carrier Code Division Multiple Access in literature is investigated. Applicability of the methods is studied and detailed derivations of the messages are derived for this algorithm.In Orthogonal Frequency Division Multiplexing case, estimation of carrier frequency offset is done using belief propagation. The effect of number of subcarriers is observed in numerical and analytical results where channel and data symbols are known. A new method for estimating channel parameters and carrier frequency offset jointly in an iterative manner is proposed where channel parameters are unknown. In simulations mean square error is investigated for increasing number of iterations.