İlintinin ve anten kutuplanmasının MIMO sistem başarımına etkisi
Effects of correlation and antenna polarization on the MIMO system performance
Yazar: MUHAMMET EMİN YANIK
Danışman: PROF. DR. MEHMET ŞAFAK
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Kablosuz bir iletişim sisteminin hem verici hem de alıcı ucunda birden fazla antenin kullanıldığı Çok-Girdili Çok-Çıktılı (MIMO) mimari, verici gücünü ve bant genişliğini arttırmaksızın, kanal kapasitesini ve güvenilirliğini, geleneksel yöntemlerin sunduğunun çok ötesinde, artıran bir yaklaşımdır. MIMO sistemlerinin başarımı, Wishart matrislerinin istatistiksel özelliklerine sahip olan kanal matrisi tarafından belirlenir. Diğer taraftan, MIMO sistem başarımını önemli ölçüde etkileyen antenler arasındaki ilinti ilintili Wishart matrisler aracılığı ile göz önüne alınır.Bu tezde, Rayleigh sönümlenmeli bir kanalda, MIMO sistemlerindeki kanal ergodik ve servis kesilme kapasitesi, sembol hata oranı ve dizi kazancı başarımı, verici ya da alıcı ucundaki antenlerin ilintili olduğu durumlar için, ilintili Wishart matrislerinin sıralı özdeğerlerinin istatistiksel özellikleri kullanılarak incelenmiştir. Benzetimler ve kuramsal sonuçlar birbirleri ile karşılaştırılmışlardır.Bunun yanısıra, bir MIMO bina içi kablosuz iletişim sisteminin kapasitesinin, verici ve alıcı antenlerin farklı kutuplanmalarındaki davranışını incelemek için gerçekçi bir bina içi MIMO kanalı modellenmiştir. 2.5 GHz'de çalışan ve bina içi ortama yerleştirilen dikey ve yatay kutuplanmış farklı sayıda antenden oluşan MIMO sistemindeki kanal matrisi, bir ışın izleme benzetim aracı olan Wireless InSite® kullanılarak elde edilmiş ve bu sistemin başarım analizleri gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
Using multiple antennas at both transmitter and receiver sides in a wireless communication system, which is known as Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) architecture, has been regarded as an approach to increase the wireless channel capacity and reliability far beyond those offered by conventional techniques without increasing the transmission power and bandwidth. The performance of MIMO systems depends on the statistical properties of the channel matrix which has the statistical properties of a subclass of random matrices known as Wishart matrices. On the other hand, the correlation between the antennas, which has a crucial effect on the MIMO system performance, is taken into account by using correlated Wishart matrices.In this thesis, we analyze the ergodic and outage capacity of the channel, the symbol error rate, and array gain performance of MIMO systems in the presence of antenna correlation at the transmitter and/or the receiver sides by using the statistical properties of the ordered eigenvalues of the correlated Wishart matrices in a Rayleigh fading channel. Theoretical results and simulations are compared.Moreover, a realistic MIMO indoor channel is modelled to investigate the capacity of a MIMO indoor wireless communication system with respect to the different polarizations of the transmitting and receiving antenna elements. The channel matrix of an indoor 2.5 GHz MIMO system, which has different number of antennas with vertical and horizontal polarizations, is constructed and its performance is evaluated by using a ray tracing simulation tool, Wireless InSite®.