OFDM tabanlı kablosuz iletişim sistemleri için yüksek başarımlı alıcı tasarımı

Abstract

Yapılan pazar araştırmaları ve tahminler, yakın bir gelecekte kablosuz internet kullanıcı sayısının kablolu internet kullanıcı sayışım geçeceğini göstermektedir. İnternet üzerinden ses iletişimi (Voice over IP, VoIP) ve ısmarlama video (Video on Demand) gibi çoğul-ortam uygulamalarına olan talebin artması, araştırmacıları, bu talebi karşılayacak yeni iletişim sistemleri geliştirmeye yönlendirmektedir. Bu tezde, OFDM tabanlı Hiperlan/2 ve 802.11a standartlarının fiziksel katmanı incelenmiş, yüksek işaret gürültü oranına ihtiyaç duyan sistemin başaranını arttırıcı çalışmalar yapılmıştır. Frekans bölgesi kanal denkleştirici ve onun alternatif olan, kanaldaki enerjiyi toplayarak çok yollu yayılım çeşitlemesi sağlayan, zaman bölgesi kanal denkleştirici CMF-DFE incelenmiş ve benzetimi yapılmıştır. Kodlama, WHT ve anten çeşitlemesi teknikleri ile de başaranı yüksek bir sistem yapısı elde edilmiştir. Kalıcı ISI etkisinden dolayı bir hata eşiğine sahip olan CMF-DFE kanal denkleştiricili sistemde, WHT ve anten çeşitlemesi tekniğinin birlikte kullanılması ile hata eşiğinin ortadan kaldırılması sağlanmıştır. Çalışmada Walsh-Hadamard Dönüşümü ile hata düzeltme kodlama teknikleri de karşılaştırılmış, genel olarak kodlamanın ağır bastığı görülmüştür. Bununla beraber, eğer belirli bir hata seviyesi tolere edilebilirse, veri hızını etkilemediği için Walsh-Hadamard Dönüşümü tercih edilebilir. Bu çalışmada, OFDM alıcısı için eşzamanlama ve taşıyıcı frekans kaymasının kestirilmesi ve düzeltilmesi konularında da araştırmalar yapılmıştır. Taşıyıcı frekans kayması kestirimi için üç aşamalı ve zaman bölgesi korelasyon özelliklerini kullanan, sistem başaranını ve frekans kayması kestirim aralığım arttıran, literatürde yer alan P.H. Moose'nin yönteminden daha iyi olan bir algoritma önerilmiştir. High Performance Receiver Design for OFDM Based Wireless Communications Systems Recent market analysis and predictions show that in near future the wireless internet access will be more than the wired internet access technologies currently in use. The technologies such as Voice over IP, Video on Demand systems rises a big demand on communication speeds, and therefore researchers spends a great effort to cope up with all these, in particularly the demands of multimedia and multiple access data rates. This dissertation is dedicated to study the physical layer of OFDM-based Hiperlan/2 (IEEE 802.11a) standards and develop receiver architecture to increase the physical layer performance of OFDM systems. For this purpose, frequency domain channel equalizer and its alternative method in particular CMF-DFE are examined and simulated, because time domain equalizers are more successful in combining the multi-path energy of an ISI channel. In order to increase the performance of the time domain equalizer several techniques are proposed in particular coding, the Walsh-Hadamard Transform and antenna diversity. The remaining ISI effect of the CMF-DFE is cancelled when WHT and antenna diversity are used. The study also compares the Walsh-Hadamard Transform with error correction coding techniques, which mainly concludes for coding. However, if a certain level of error is tolerated, the Walsh-Hadamard Transform would be preferred, since it does not affect the data rate. This dissertation also involves studies on frame synchronization and carrier frequency offset estimation and compensation for an OFDM receiver. For this purpose, based on time domain correlation, a method having three stages is developed and simulated. The results show that its performance and frequency offset range are better than P.H. Moose's method mentioned in literature.