Yüksek hızlı yeni uzay-zaman blok kodları
New high rate space-time block codes
Yazar: ERTUĞRUL BAŞAR
Danışman: PROF. DR. ÜMİT AYGÖLÜ
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Telekomünikasyon Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu çalışmada iki, üç ve dört verici antenli çok-girişli çok-çıkışlı sistemler için düşük karmaşıklıklı, yüksek-hızlı, tam ve kısmi çeşitlemeli uzay-zaman blok kodları önerilmiştir. Bu kodların çözülmesinde koşullu en büyük olabilirlikli kod çözme olarak adlandırılan ve matematiksel olarak ifade edilen bir teknik kullanılmıştır. Önerilen kodlar için parametre optimizasyonları yapılarak yüksek çeşitleme ve kodlama kazançları elde edilmiştir. Önerilen kodların basitleştirilmiş en büyük olabilirlikli alıcı yapıları verilmiştir. İki verici anten için önerilen 2-hızlı kodun literatürdeki en iyi eşdeğerine göre daha düşük alıcı karmaşıklığı ile aynı hata başarımını yakaladığı, dört verici anten için önerilen 2-hızlı kodun ise en iyi eşdeğer koddan daha düşük alıcı karmaşıklığı ile daha iyi hata başarımı yakaladığı gösterilmiştir. İki, üç ve dört verici anten için karmaşıklık ve hata başarımı arasında ödünleşim sunan 1.5-hızlı kodlar da önerilmiştir. Son olarak üç ve dört verici anten için iletim hızları sırasıyla 3 ve 4 olan iki yüksek başarımlı kod önerilmiştir. Yapılan bilgi kuramsal analizler sonucu, dik uzay-zaman blok kodları ile karşılaştırıldığında, önerilen kodların maksimum karşılıklı bilgi miktarının çok-girişli çok-çıkışlı sistem sığasıyla aynı değerde olduğu ya da bu değere yakın olduğu gösterilmiştir.

Abstract:
In this study, low decoding complexity, high-rate, full and partial diversity space-time block codes are proposed for multiple-input multiple-output systems with two, three and four transmit antennas. For the decoding of these codes, a technique which is named as conditional maximum likelihood decoding is used and mathematically described. High diversity and coding gains are obtained for the proposed schemes by parameter optimizations for some known signal constellations. Simplified maximum likelihood receiver structures for the proposed codes are given. It is shown that the proposed rate-2 code for two transmit antennas achieves the same error performance with that of its best counterpart given in the literature with a lower decoding complexity while proposed rate-2 code for four transmit antennas achieves better error performance than its best counterpart with a lower decoding complexity. For the systems with two, three and four transmit antennas, rate-1.5 space-time block codes which offer a tradeoff between complexity and performance, are proposed. Finally, for the systems with three and four transmit antennas we propose two high-performance codes with symbol rates of 3 and 4, respectively. It is shown by information theoretic analysis that when compared with orthogonal space-time block codes, the maximum mutual information of the proposed codes are the same or closer to the actual multiple-input multiple-output channel capacity.