MIMO MC-CDMA sistemleri için kanal kestirimi
Channel estimation for MIMO MC-CDMA systems
Yazar: YUSUF ACAR
Danışman: YRD. DOÇ. DR. HAKAN DOĞAN
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Elektronik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Günümüz haberleşme sistemlerinde kullanılan Dikgen Frekans Bölmeli Çoğullama (OFDM) ve Kod Bölmeli Çoklu Erişim (CDMA) tekniklerinin birleşiminden oluşan Çok Taşıyıcılı Kod Bölmeli Çoklu Erişim (MC-CDMA) teknolojisi son dönemde yeni nesil haberleşme sistemleri için çok büyük bir öneme sahiptir. Bu teknolojinin içerisinde bulunan OFDM yapısı, çok yollu yayılım etkilerine karşı sağlamlığı, sistem karmaşıklığını azaltması, spektral verimliliği arttırması ve yüksek veri hızı gibi avantajlara sahiptir. Ayrıca CDMA yapısı, aynı anda aynı bant genişliğini birden fazla kullanıcının kullanmasına izin vermesi, güç kontrol algoritmaların kullanarak kullanıcıların sinyal gücünü azaltabilmesi, etkili güç kontrolünden dolayı batarya ömrünü uzatması ve koruma bandı yada koruma zamanının olmaması gibi avantajlarının olduğunu söyleyebiliriz. Diğer taraftan sistemin bant genişliği verimliliğini arttırmak için MC-CDMA sistemleri ile verici ve alıcıda birden fazla antenin kullanılmasını öngören çoklu giriş çoklu çıkış (MIMO) sistemleri ile birleştirilmiştir.MIMO MC-CDMA sistemlerinde alıcıda sinyalin tekrar elde edilmesi için kanal parametrelerine ihtiyaç duyulmaktadır. Bundan dolayı sistemin başarımı için kanal kestirim işlemi alıcıda oldukça önemli bir yere sahiptir ve çözümlenmesi gerekmektedir. Bu tezde, öncelikle yukarı hat MIMO MC-CDMA sistemleri için sinyal modeli oluşturulmuş ve kanal kestirimi için alıcıda öncül bilgi bulunması durumunda optimum çözüm olan ML kestirimci kullanılmıştır. Elde edilen ML kanal kestirimcinin işlemsel karmaşıklığı çok olan matris tersi gerektirdiği için ML sonucuna yakınsayan Uzay Alternatif Genelleştirilmiş Beklenilen Enyükleme (SAGE) algoritması önerilmiştir. Önerilen algoritmanın ortalama karesel hata (MSE) başarımı, yakınsaması ve işlemsel karmaşıklığı incelenmiştir.

Abstract:
Multicarrier Code Division Multiple Access (MC-CDMA), which is a combination of Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) and Code Division Multiple Access techniques, has significant importance for new generation communication systems. The OFDM structure within this technology has some advantages. It is robust against multi-path propagation effects and has high speed transmission. It also reduces system complexity and increases of spectral efficiency. Moreover, CDMA structure has some advantages. It allows multiple users to share same bandwidth at the same time, is able to reduce user?s signal power during transmission using a power control algorithm, extended battery life because of effective power control, and no guard bands or guard times are typically required relative to TDMA and FDMA. On the other hand, in order to increase band width efficiency of the system MC-CDMA systems are combined withMultiple Input Multiple Output (MIMO) systems which requires the use of multiple antenna in both the transmitter and the receiver.Channel parameters are needed to get back the signal at receiver in MIMO MC-CDMA systems. Due to that, channel estimation is a crucial part of the receiver structure and has to be worked out for the performance of the systems. In this thesis firstly, signal model is constituted for uplink MIMO MC-CDMA systems and Maximum Likelihood (ML) channel estimation which is optimum solution, is used for channel estimation in the presence of pilot symbols. Since the obtain ML estimator requires the matrix inversion which leads to large computational complexity, Space Alternating Generalized Expectation Maximization (SAGE) algorithm suggested which obtains the same result of ML estimator. Lastly the mean square error (MSE) performance, convergence of algorithm and the complexity of SAGE algorithm are examined.