İşbirlikli haberleşme sistemlerinde zaman senkronizasyonu
Timing synchronization in cooperative communication systems
Yazar: SERKAN AK
Danışman: YRD. DOÇ. DR. NİYAZİ ODABAŞIOĞLU
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
Dizin: Kanal kestirimi = Channel estimation ; Zaman eşlemesi = Time synchronization

Özet:
Bu çalışmada işbirlikli haberleşme sistemlerinde zaman senkronizasyonu problemi incelenmiş ve bu probleme çözüm olarak bir ortak kestirimci önerilmiştir.Birinci bölümde kablosuz haberleşme sistemleri çok kısaca genel olarak anlatılmıştır. Buradaki amaç günümüz kablosuz haberleşmesindeki gelişmeler ve karşılaşılan problemlerden özetle bahsedilmesidir.İkinci bölümde önce kablosuz haberleşme sistemlerindeki kanal modelleri tam detaylarına girilmeden genel olarak anlatılmıştır. Ardından önce çok-giriş ve çok-çıkışlı (multiple-input multiple-output ? MIMO) sistemlere kısaca değinilmiştir ve neden işbirlikli haberleşme sisteminin MIMO sistemlere alternatif olarak düşünüldüğü anlatılmıştır.Bundan sonra hem MIMO hem de işbirlikli haberleşme sistemlerinde kritik bir öneme sahip olan alıcı çeşitlemesi metotları verilmiştir. Bu bilginin akabinde işbirlikli haberleşme sistemleri genel olarak anlatılmıştır. Bu tez çalışmasında yükselt-ve-aktar protokolü kullanıldığı için çöz-ve-aktar protokolüne göre daha detaylı anlatılmıştır.Bu bölümde senkronizasyonun ne olduğu ve kablosuz haberleşme sistemlerinde nasıl tesis edilebileceği genel olarak anlatılmıştır. Ardından aradeğerleme yöntemi akabinde verilmiştir. Son olarak Beklenti - Enbüyütme algoritması detaylı olarak anlatılmıştır.Üçüncü bölümde önce sistem modeli kapsamlı olarak anlatılmıştır. Ardından Beklenti - Enbüyütme algoritma yöntemi ile hem gecikme hem de kanal kestirimi yapan algoritmanın analitik çıkarımı yapılmıştır. Bu ortak kestirim algoritmasının performansını gösterebilmek için, her iki parametre için ortak Cramer-Rao eğrisi bulunmuştur.Son bölümde ise Monte Carlo yöntemi MatLab programında kullanılmak suretiyle dizayn edilen sistemin performans sonuçları verilmiş ve tartışılmıştır.

Abstract:
In this thesis, timing synchronization problem of cooperative communication systems is investigated and a joint estimator is proposed as a solution to this problem.In the first chapter, wireless communication systems are very briefly introduced. The purpose of this chapter is to fast mention the improvements and related problems in contemporary wireless communications.In the second chapter, channel models in wireless communication systems are first introduced in general without providing many details. Afterwards, multiple-input and multiple-output (MIMO) systems are given short and the reason, why we should consider cooperative communication systems as an alternative to MIMO systems, is explained.After that receive diversity methods that are crucial for both MIMO and cooperative communications systems are given. Afterwards, cooperative communications are introduced in general. Since in this thesis amplify-and-forward protocol is used, there are more details about it than decode-and-forward protocol.In this chapter, synchronization is also defined and explained in general as to how maintain it in wireless communication systems. Then interpolation method is successively introduced. Finally, expectation-maximization (EM) algorithm is introduced in detail.At the third chapter, the system model under consideration is given comprehensively. Then a joint estimator that can estimate both propagation delay and wireless channel is analytically obtained by means of EM algorithm. To show performance of this joint estimator algorithm, joint Cramer-Rao bound for both of the parameters is found.In the last chapter, the performance results of the designed system obtained on MatLab software by means of Monte Carlo method are given and discussed.