Çok girişli çok çıkışlı iletişim sistemlerinde kanal kestirim yöntemlerinin incelenemsi
Investigation of channel estimation techniques in multiple input multiple output communication systems
Yazar: SEDA ÜSTÜN ERCAN
Danışman: PROF. DR. GÜVEN ÖNBİLGİN
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Kanal kestirimi = Channel estimation ; Çok girişli sistemler = Multi-input systems ; Çok taşıyıcılı modülasyon = Multicarrier modulation ; İletişim kanalları = Communication channels

Özet:
Günümüzde kablosuz haberleşme sisteminin kullanım oranının oldukça artmasıyla,
sınırlı bant genişliğinde kaliteli ve yüksek veri hızlarına ulaşmak için birçok alıcı ve
verici anten kullanımını benimseyerek uzay, zaman ve frekansta çeşitlilik sağlayan
çok girişli çok çıkışlı (ÇGÇÇ) iletim tekniği kullanılmaktadır Yüksek tayfsal
verimlilikli dikgen frekans bölmeli çoğullama (DFBÇ) ile ÇGÇÇ iletim tekniğinin
birleşmesiyle oluşan ÇGÇÇ-DFBÇ sistemi ise günümüzün anahtar teknolojisidir.
Gezgin haberleşme kanalında olan çok yollu sönümlemenin etkilerini kaldırmak için
kanal kestirimi yapılmalıdır. Kanal kestirimi yapılarak gönderilen bitler doğru
algılanır ve bit hata oranı (BHO) azalır.
Kanal kestirim algoritmaları pilot tabanlı, kör ve yarı-kör algoritmalar olarak
üç gruba ayrılabilir. Pilot tabanlı kanal kestiriminde kanalı kestirmek için veri
bitlerinden bazıları kullanılır. Kör kanal kestiriminde ise kanalın istatistiksel
özelliklerinden yararlanılır. Yarı kör kanal kestiriminde ise hem veri bitleri hem de
kanalın istatistiksel özellikleri kullanılır.
Bu tezde farklı frekans ve zaman seçicilikte olan kanalları kestirmek için farklı
kanal kestirim yöntemleri denenerek birbirleriyle karşılaştırıldı. Öncelikle tarak ve
blok tür pilot yerleşimi kullanılarak bir boyutlu daha sonra da elmas ve dikdörtgen
tür pilot yerleşimi kullanılarak iki boyutlu pilot tabanlı kanal kestirimi yapıldı. Daha
sonra bağımsız bileşenler analizi (BBA) yöntemi kullanarak kör kanal kestirimi ile
yine BBA yöntemi kullanılarak yarı kör kanal kestirimi yapıldı. Sonuçlardan yarı kör
kanal kestiriminin her zaman, kör kanal kestiriminden daha iyi başarım sergilediği
görüldü. Ayrıca kestirilmek istenen kanal frekans seçicilikli ise yarı kör kanal
kestirim yönteminin, pilot tabanlı kanal kestirim yöntemi yerine kullanılabileceği ve
böylece daha az pilot bit kullanılarak daha etkin bant genişliği verimi elde
edilebileceği görüldü.

Abstract:
With increasing usage of wireless communication in recent years, the need in higher
data rates and access quality has also increased. Multiple input multiple output
(MIMO) transmission technique which uses multiple receive and transmit antennas
to provide space, time and frequency diversities can meet all these demands. MIMOOFDM
is the key technology of today's wireless communication systems that
combines orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) which has higher
spectral efficiency and MIMO transmission technique. In order to overcome the
adverse effects of multipath fading in mobile communication channels, channel
estimation must be performed. Thus original bits can be recovered correctly and bit
error rate (BER) is reduced.
Channel estimation algorithms can be grouped into three categories as pilot
based, blind and semi-blind. In pilot based channel estimation, some of data symbols
are used to estimate channel. In blind channel estimation statistical properties of
channel are used. In semi-blind channel estimation information from both data
symbols and statistical properties is utilized.
In this thesis, different estimation techniques are used to estimate the channels
with various frequency and time selectivities, and results are compared. Firstly, one
dimensional channel estimation using comb and block pilot placement is made. Then
two dimensional pilot based channel estimation is performed using diamond and
rectangular pilot placement. Blind and also semi-blind channel estimation is done by
using independent component analysis (ICA). The results show that semi-blind
channel estimation yields always better performance than blind channel estimation. It
is also seen from the results that; if the channel to be estimated is frequency
selective, semi-blind channel estimation technique can be used instead of pilot based
channel estimation technique which allows less pilot usage and consequently
enhanced more bandwidth efficiency.