Sıfır alt-taşıyıcılı çoklu taşıyıcı frekansı ötelenmesi senkronizasyonu kullanan SC-FDMA yukarı-hat haberleşme sistemlerinin performans analizi
Performance analysis of SC-FDMA uplink communication 
systems using multiple carrier frequency offset 
synchronization with null subcarriers
Yazar: MUSTAFA ANIL REŞAT
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ÖZGÜR ERTUĞ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Üçüncü Nesil Ortaklık Projesi, Tek-Taşıyıcılı Frekans-Bölmeli Çoklu-Erişim (SC-FDMA)tekniğini, Uzun Vadeli Evrim (LTE) teknolojisinin yukarı-hat erişim metodu olarak belirlemiştir. Fakat bütün Dikgen Frekans-Bölmeli Çoklama tabanlı yapılar gibi, SC-FDMA da taşıyıcı frekansı ötelenmesinden (CFO) oldukça olumsuz bir şekilde etkilenir ve bu özellikle birden fazla CFO değerinin var olduğu LTE yukarı-hat için temel bir problemdir. CFO?dan kaynaklanan iki çeşit etki vardır; bir kullanıcının kendi alt-taşıyıcıları arasındaki taşıyıcılar-arası girişim (ICI) ve farklı kullanıcıların alt-taşıyıcıları arasındaki çoklu-erişim girişimi (MAI). İşte bu tezde amaç, LTE yukarı-hat iletişimin temel tekniği olan SC-FDMA?yı kullanan yukarı-hat bir sistem için bu çoklu CFO?ları ve onlardan kaynaklanan etkileri doğru bir şekilde kestirebilecek ve bastırabilecek, sıfır alt-taşıyıcıları kullanan bir senkronizasyon algoritmasını tanıtmak ve sistem üzerindeki performansını çeşitli değişkenlere (Hızlı Fourier Dönüşümü (FFT) boyutu, kullanıcı sayısı, alt-taşıyıcı haritalama metodu) bağlı olarak göstermektir.
Bu kapsamda öncelikle LTE ve SC-FDMA ile ilgili genel bilgiler verilmiş, geçmişte CFO senkronizasyonu için yapılan çalışmalardan bahsedilmiş ve sonra da bu tezde önerilen senkronizasyon algoritması tanıtılmıştır. Son olarak ise algoritmanın sistem üzerindeki performansını belirli değişkenlere göre inceleyen simülasyonlar ve analizler verilmiştir. Bu bağlamda simülasyonları gerçekleştirmek için MATLAB programı kullanılmış ve sistemin Bit-Hata Oranı grafikleri elde edilmiştir. Bütün bu sonuçlardan anlaşılmıştır ki tezde önerilen algoritma CFO senkronizasyonunu başarılı bir şekilde gerçekleştirmekte ve performansı önemli ölçüde iyileştirebilmektedir. Bunun yanında FFT boyutunu artırmak, kullanıcı sayısını azaltmak ve alt-bant yaklaşımlı Lokalize Frekans Bölmeli Çoklamalı Erişim alt-taşıyıcı haritalama metodunu kullanmanın da algoritmanın ve sistemin performansını olumlu yönde etkilediği görülmüştür.

Abstract:
3rd Generation Partnership Project has selected Single-Carrier Frequency-Division Multiple-Access (SC-FDMA) for Long Term Evolution (LTE) uplink access scheme. However, like all Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (OFDM) based schemes, SC-FDMA also suffers from carrier frequency offset (CFO), and this is a major problem especially for LTE uplink, where multiple CFOs exist. There are two kinds of effects caused by CFO; inter-carrier interference (ICI), occuring between a user's own subcarriers and multiple-access interference (MAI), occuring between different users' subcarriers. This thesis's goal is to introduce a null subcarriers using synchronization algorithm which can estimate and supress multiple CFOs and their effects accurately for an uplink system utilizing SC-FDMA, the main technique of LTE uplink and to show its performance depending on various variables (Fast Fourier Transform (FFT) size, user number, subcarrier mapping method).
In this context firstly general information about LTE and SC-FDMA is given, past works about CFO synchronization are mentioned and later the proposed synchronization algorithm is introduced. Finally, simulations and analyses examining the performance of the algorithm according to predefined variables are given. To realize simulations, MATLAB is used and Bit-Error Rate graphics are obtained. From these results, it is understood that the proposed algorithm in the thesis successfully achieves CFO synchronization and improves the performance significantly. Besides, it is observed that increasing FFT size, decreasing user number and utilizing Localized Frequency Division Multiplexing Access subcarrier mapping with sub-bands also increases the performance of the algorithm and system.