Turbo kodlama tekniklerinin başarımı
Performance of turbo coding techniques
Yazar: ONUR OSMAN
Danışman: DOÇ.DR. OSMAN NURİ UÇAN
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2004
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
ÖZET?Turbo Kodlama Tekniklerinin Başarımı? tezinde Turbo Kafes Kodlamalı Modülasyon(Turbo Trellis Coded Modulation, TTCM) sistemleri ayrıntılı olarak açıklanaraksimülasyon sonuçları ile elde edilen çeşitli ortamlardaki başarımları incelenmiştir.Tezin özgün kısmı, Tekrarlamalı Uzay Zaman Kodları (Repeating Space Time Codes,RSTC) ve Turbo Kafes Kodlamalı-Sürekli Faz Frekans Kaydırmalı Anahtarlama (TurboTrellis Coded-Continuous Phase Frequency Shift Keying, TTC-CPFSK) isimli iki yenikodlama tekniğinin önerilmesi ve bu yöntemlerin diğer yöntemlerle karşılaştırılmasıdır.Bu tezin ilk bölümlerinde kodlama yöntemleri, Turbo kodlama ve Turbo kafes kodlamaaçıklanmıştır. Daha sonraki bölümlerinde ise öncelikle klasik Turbo kafes kodlamalımodülasyon yapısının sönümlemeli ve faz bozulmasının olduğu kanal yapılarında, kanalbilgisinin tam olarak bilindiği ve hiç bilinmediği durumlarda performans analiziyapılmıştır.Bir sonraki bölümde, Baum-Welch (BW) algoritması Turbo kafes yapıları içindüzenlenmiş, kanal parametreleri Turbo kod çözme işleminden once BW algoritmasıkullanılarak kestirilmiştir. Bu algoritma ile elde edilen kanal bilgileri kullanılaraksimülasyon sonuçları alınmış ve kanal bilgisinin tam olarak bilinmesi durumundakisonuçlara ne kadar yakın olduğu gösterilmiştir.XIIDaha sonra, Dik Frekans Bölümlemeli Çoğullama (Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing, OFDM) yöntemi açıklanmış, TTCM'in OFDM ile birlikte kullanılmasıdurumunda performansın ne olacağı incelenmiş, bu durumda kanal parametrelerininBW algoritması ile kestirilmesi ile hata başarımının ne kadar iyileştiği gösterilmiştir.Sonraki bölümde, TTCM Uzay-Zaman Blok Kodları (Space Time Block Codes, STBC)ile kullanılmış ve yeni bir Uzay Zaman kodlaması yöntemi olarak Tekrarlamalı UzayZaman Kodları (Repeating Space Time Codes, RTSC) sunulmuştur. Her iki sisteminperformans analizleri klasik yöntemlerle karşılaştırılmıştır.Tezin son bölümünde TTCM ve Sürekli Faz Modülasyonu (Continuous PhaseModulation, CPM) birleştirilmiştir. Sürekli faz özelliğine sahip yeni bir Turbo kodlamayöntemi olarak Turbo Kafes Kodlamalı-Sürekli Faz Frekans Kaydırmalı Anahtarlama(Turbo Trellis Coded-Continuous Phase Frequency Shift Keying, TTC-CPFSK)önerilmiştir. Bu yeni sistemin başarımı bugüne kadar elde edilen sonuçların en iyisi veklasik TTCM yapısından 7-8 dB daha kazançlıdır.XIII

Abstract:
SUMMARYIn this thesis ?Performance of Turbo Coding Techniques?, Turbo Trellis CodedModulation (TTCM) systems are explained in detail and evaluated their performancesin different environments. Two new coding techniques; Repeating Space Time (RST)Codes and Turbo Trellis Coded-Continuous Phase Frequency Shift Keying (TTC-CPFSK) are proposed and compared to related schemes.In the first chapters of the thesis, coding methods, Turbo coding and Turbo trelliscoding are explained. The error performance of the classical Turbo trellis structure overdifferent fading environments with imperfect phase is given in the next chapterswhether or not the channel state information (CSI) is known.In the next chapter, Baum-Welch (BW) algorithm is modified for Turbo trellis structure.Channel parameters are estimated using modified BW algorithm before Turbo trellisdecoding process. Simulation results show that the error performance of the systemwith BW estimated CSI is very close to the case of perfect CSI.XIVThen, Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) is explained. Theperformance of TTCM with OFDM system and the details about the effectiveparameters on the performance are given.In the next chapter, Space Time Block Codes (STBC) are explained and a new SpaceTime coding method, called Repeating Space Time Codes (RTSC) are introduced.These two methods are used with TTCM and results are compared with classicalapproaches.In the last chapter, TTCM and Continuous Phase Modulation (CPM) are combined. Anew Turbo coding scheme with continuous phase property, Turbo Trellis Coded-Continuous Phase Frequency Shift Keying (TTC-CPFSK) is introduced. Theperformance results of our new scheme are extraordinary, the best till today and 7-8 dBbetter than classical TTCM system.XV