Düşük maliyetli kablosuz alıcılarda DC kayması azaltımı için başarım değerlendirmesi
Performance evaluation for DC offset mitigation in low-cost wireless receivers
Yazar: YUNUS EMRE ŞEN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SELÇUK TAŞCIOĞLU
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Doğru akım = Direct current ; Frekans kayması = Frequency shift ; Kablosuz ağlar = Wireless networks ; Sayısal işaret işleme = Digital signal processing ; Yazılım tanımlı radyo = Software defined radio ; İletişim becerisi = Communication skill

Özet:
Yeni nesil alıcı mimarileri, tümleşik devre yapısına uygunluğu sayesinde düşük maliyet ve güç tüketimi gibi taşınabilir iletişim aygıtları için çekici özellikler sunmaktadır. Bu alıcı mimarilerinde, geleneksel mimarilerden farklı olarak tümleşik devre yapısına uygun olmayan RF süzgeçlerinin kullanılmasına gerek yoktur. Böylece maliyet düşmekte, daha hafif ve küçük boyutlarda alıcı tasarımı mümkün olmaktadır. Buna karşılık spektrumun temel banda indirilmesi nedeniyle ortaya çıkan DC kayması ve kırpışma gürültüsünün sebep olduğu bozulmalar ile mimari kaynaklı I/Q dengesizliği problemi; alıcının dinamik aralığını, hassasiyetini ve gürültü seviyesini ciddi ölçüde bozarak sistem başarımını düşürür. 
Bu tezde, düşük maliyetli kablosuz alıcı mimarileri ve bu mimarilerden kaynaklanan başlıca sorunlar genel olarak ele alınmıştır. Bu sorunlardan DC kayması problemi tez kapsamında detaylı olarak ele alınarak, literatürde bu problem için önerilen analog ve sayısal yöntemler incelenmiştir. Taşıyıcı frekans kayması probleminin DC kaymasına etkisi analiz edilerek bu problemlerin birlikte ele alınmasının gerekliliği ortaya konulmuştur. OFDM tabanlı WLAN sistemler için literatürde yer alan dört yöntemin DC kayması kestirim başarımı ve bu yöntemlerin kablosuz haberleşme sırasında sağladıkları bit hata oranı başarımı benzetimler yoluyla karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar DC kayması kestirim başarımı arttıkça bit hata oranı başarımının da arttığını göstermektedir. Ele alınan DC kayması azaltma yöntemleri, yazılım tanımlı radyo ile kablosuz ortamda iletilen sinyallere uygulanarak, yöntemlerin deneysel iletim başarımları elde edilmiştir. Böylece DC kayması azaltma yöntemlerinin gerçek bir sistem üzerinde kablosuz haberleşme başarımına etkisi ölçülmüştür.

Abstract:
New generation receiver architectures offer attractive features for mobile communication devices such as low cost and low power consumption due to their compatibility with integrated circuits. Unlike traditional architectures, nonintegrable RF filters are not used in low-cost receivers, which reduces the cost and dimension of the system. On the other hand, there are some problems caused by the architecture of these receivers which reduces the system performance. DC offset and flicker noise effects caused when the spectrum downconverted to the baseband as well as the I/Q imbalance problem significantly degrade the dynamic range, sensitivity and noise figure of the receiver. 
In this thesis, low-cost wireless receiver architectures and the main problems arising from these architectures are discussed in general. The DC offset problem has been considered in detail and the analog and digital methods proposed to mitigate the effects of this problem in the literature have been examined. The effect of the carrier frequency offset on the DC offset has been discussed and it has been pointed out that these problems should be addressed together. Four existing DC offset estimation methods proposed for OFDM-based WLAN systems have been compared through simulations in terms of DC offset estimation performance as well as the bit error ratio performance they provide during wireless communication. The results show that as the DC offset estimation performance increases, the bit error rate performance also increases. The experimental transmission performance of the methods has been obtained by applying the methods to the signals transmitted by a software defined radio. Thus the effect of DC offset mitigation methods on the wireless communication performance in a real system has been measured.