Faz gürültüsünün yüksek mertebeden modülasyonlarda etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of phase noise on higher order modulation
Yazar: HİLAL KÖSE
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ AYKUT KALAYCIOĞLU
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında DVB-S2 standartlarında kullanılan kiplenimlerin faz gürültüsü ve sönümleme etkisi sembol hata oranına (SHO) karşın sinyal gürültü oranı (SGO) ve yıldız diyagramları ile incelenmiştir. Sönümlemeli kanal olarak daha genel ve diğer modelleri kapsayan Nakagami modeli kullanılmıştır. Sönümleme düz ve hızlı olarak modellenmiştir. Faz gürültüsünü modellemede iteratif olarak üretilen rastgele yürüyüş modeli kullanılmıştır.
Haberleşme sistemine eklenen faz gürültüsü ve sönümleme etkilerini bertaraf etmek için denkleştirme yapıldığı varsayılmıştır. Denkleştirme iki ayrı senaryoda ele alınmıştır. İlk senaryo için faz gürültüsü ve Nakagami sönümlemenin alıcıya aynen ulaştığı varsayılan eş zamanlı mükemmel denkleştirme, ikinci senaryo için kanalda bozulmalardan etkilenen faz gürültüsü ve Nakagami sönümlemenin tahmin edildiği varsayılarak hatalı kanal kestirimi ele alınmıştır. Mükemmel denkleştirme gerçekte olması mümkün olmayan ancak referans olacak değerleri gösterirken, hatalı kestirimde kanala eklenen faz gürültüsü ve Nakagami sönümleme değerleri merkez kabul edilip olasılık dağılım fonksiyonlarına göre belirli bir kestirim hatası ile tahmin edildiği varsayılan denkleştirme yapılmıştır.
Çeşitli senaryolar için faz gürültülü ve Nakagami sönümlemeli kanalda sembol hata oranına karşın sinyal gürültü oranını gösteren eğriler ve sembollerin yayılımını gösteren yıldız diyagramları çizdirilmiştir. Kestirim hata değişintisi arttıkça SGO kaybı ideal duruma kıyasla artmakta, yüksek SGO bölgesinde ise faz gürültüsü ve sönümlemeli kanal kestirim hatası baskın hale gelerek hata tabanı oluşturmaktadır.

Abstract:
In this thesis, the phase noise and fading effect of modulations used in DVB-S2 standards are investigated with symbol error rate (SER) versus signal to noise ratio (SNR) and constellation diagrams. The Nakagami model, which is more general and covers the other models, is used as the fading channel. Fading is modeled as fast and flat. Iteratively generated random walk model was used to model the phase noise.
Equalization is assumed to eliminate phase noise and fading effects added to the communication system. Equalization is handled in two different scenarios. For the first scenario, the phase noise and the Nakagami fading are assumed to be perfectly known at the receiver, and for the second scenario, the phase noise affected by the distortions in the channel and the Nakagami fading are estimated, and the erroneous channel estimation is considered. While the perfect equalization shows the values that are not possible but will be reference, the phase noise and Nakagami fading values added to the channel in the erroneous estimation were accepted as the center and the equalization was assumed to be estimated with a certain estimation error according to the probability distribution functions.
For various scenarios, curves showing the signal-to-noise ratio versus the symbol error rate in the phase-noise and Nakagami fading channel and constellation diagrams showing the spread of symbols are drawn. As the estimation error variation increases, SNR loss increases compared to the ideal case, and in the high SNR region, phase noise and fading channel estimation error become dominant, forming an error floor.