Haberleşme sistemlerinde gözü kapalı turbo denkleştirme algoritmalarının geliştirilmesi

Abstract

Bu çalışmada, tek-giriş tek-çıkış ve çok-giriş çok-çıkış haberleşme sistemlerinde gözü kapalı turbo denkleştirme problemi ele alınmıştır. DPSK ve MSK modülasyon kullanan SISO haberleşme sistemleri için üç farklı gözü kapalı turbo denkleştirici (alıcı) geliştirilmiştir. Geliştirilen gözü kapalı alıcılar, yumuşak bilgi kullanarak kanal parametrelerini kestirmektedirler. Kanal kod çözücüden gelen yumuşak bilginin kestirimde kullanılması, kanal parametrelerinin daha doğru kestirilmelerini sağlamaktadır. Ayrık-zamanlı FIR filtre olarak modellenen haberleşme kanallarının kanal katsayılarını kestirmek için bu tezde kullanılan algoritmalar: EM, LMS ve RLS algoritmalardır. SISO haberleşme sistemleri için geliştirmiş olduğumuz gözü kapalı turbo denkleştirme algoritmaları, MIMO haberleşme sistemlerine de uyarlanmıştır. Bu uyarlama sonucunda, MIMO sistemler için iki adet yarı gözü kapalı turbo denkleştirici (gözü kapalı alıcı) elde edilmiştir. İlkönce, matematiksel olarak gözü kapalı turbo denkleştirme algoritmaları çıkartılmış ve akabinde de bilgisayar programları bu çıkartılan algoritmalara göre yazılmışlardır. Geliştirilen gözü kapalı alıcılar birbirleri ile bit hata oranı cinsinden bilgisayar simülasyonları yoluyla karşılaştırılmışlardır. İlaveten, SISO ve MIMO haberleşme sistemleri için yapılan turbo denkleştirme (kanal parametrelerinin mükemmel bilindiği varsayımı altında) çalışmaları sonucunda elde edilen bit hata oranı eğrileri çizdirilmiştir. Geliştirilen gözü kapalı turbo denkleştiricilerin (alıcıların) bit hata oranı performansları çok etkileyicidir (Proakis B kanalı ve DPSK modülasyonu kullanan SISO haberleşme sistemleri için SNR > 8 dB olduğunda BER=0, her bir alt kanal hafıza uzunluğu L=1 olan frekans seçici Rayleigh sönümlemeli kanalı ve DPSK modülasyonu kullanan MIMO (2Tx, 2Rx) sistemler için ise SNR > 10 dB olduğunda BER=0 olmaktadır). SUMMARY

In this study, blind turbo equalization problem for single-input single-output and multiple-input multiple-output communication systems is investigated. Three different blind turbo equalizers (receiver) are developed for both DPSK and MSK modulation in the SISO communication systems. Developed blind receivers use soft channel estimation. Using of the soft information that comes from the channel decoder provides more correct channel estimation. Communication channels are modelled as discrete-time FIR filter and its coefficients are estimated with EM, LMS and RLS algorithms in this study. Developed blind turbo equalization algorithms for SISO systems are adapted to MIMO communication systems. This adaptation produces two semi blind turbo equalizers for MIMO systems. Firstly, blind turbo equalization algorithms are derived mathematically and then computer programming are done according to these algorithms. Developed blind receivers are compared with each other in terms of bit error rate performances via computer simulations. In addition, bit error rate curves of turbo equalization (channel parameters are perfectly known) for both SISO and MIMO systems are plotted. BER performances of developed blind turbo equalizers are very promising (simulation values of the developed receivers for SISO communication systems in which Proakis B channel and DPSK modulation are used: when SNR >8 dB, BER=0. Values of the developed receivers for MIMO (2Tx, 2Rx) communication systems where Rayleigh fading channel whose each subchannel has same memory length (L=1) and DPSK modulation are used: when SNR > 10 dB, BER=0).