Massive multiple-input multiple-output communication systems with low-resolution quantizers

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2021

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: ALİ BULUT ÜÇÜNCÜ

Danışman: Ali Özgür Yılmaz

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Kitlesel çoklu-girdili çoklu-çıktılı (MIMO) sistemlerinde düşük çözünürlüğe sahip analogdan-sayısala-dönüştürücülerin (ADC) kullanımı sahip oldukları düşük maliyet ve güç tüketimlerinden ötürü ilgi uyandırmıştır. Bu tezde düşük çözünürlükteki ADC içeren kitlesel MIMO sistemlerinde var olan çok sayıda antene ek olarak zamanda aşırı örnekleme kullanılmasının önemli ölçüde avantaj sağlayıp sağlayamadığı sorgulanmaktadır. Başlangıç olarak tekli-taşıyıcılı ve bir-bitlik ADC kullanılan durumda aşırı örnekleme yönteminin SER ve erişilebilir oran başarımları açısından ciddi faydalar sağladığı hem analitik olarak elde edilen ifadeler ile hem de yapılan benzetimlerle gösterilmektedir. Bunun yanında kitlesel MIMO yapıları için aşırı örnekleme ile çalışan sıfır-zorlayıcı (ZF) alıcıya nazaran çok daha düşük karmaşıklığa sahip sıralı doğrusal en küçük karesel hata (LMMSE) tabanlı bir alıcı da önerilmektedir. Ayrıca nicemlemeli kitlesel MIMO yapıları için nicemleyicilerdeki doğrusalsızlık sonucunda ortaya çıkan yan bant girişiminin de aşırı örnekleme yöntemi ile bastırılabileceği yine bu çalışmada irdelenmektedir. Elde edilen bulgular, aşırı örnekleme tekniğinin nicemleme altında çalışan kitlesel MIMO yapılarında kullanımının her zaman değerlendirilmesi gerektiğini göstermektedir. Son olarak nicemleme altındaki kitlesel MIMO yapıları için aşırı örnekleme tekniği kullanılmadığı durumda literatürde var olan alıcılardan daha iyi başarım sağlayan bir alıcı önerilip önerilemeyeceği sorgulanmaktadır. Bu amaçla, nicemleme gürültüsü altında çalışan tekli-taşıyıcılı MIMO yapıları için çarpan çizge tabanlı ve çift yönlü karar geribildirimi yöntemini kullanan, düşük karmaşıklığa sahip Ungerboeck tipindeki bir alıcı, söz konusu yapılar için LMMSE tabanlı bir kanal kestirim algoritması ile birlikte önerilmektedir. Önerilen alıcının literatürde benzer karmaşıklığa sahip bir alıcıdan SER ve kullanıcı başına erişilebilir oran kriterleri açısından daha iyi başarım sağladığı gösterilmektedir.