Tam Çift Yönlü 5g Ofdm Haberleşme Sistemleri için Kanal Kestirim Algoritmaları Tasarımı

Abstract

Yakın gelecekte kullanılmaya başlanacak olan 5G haberleşme sistemleri çok daha yüksek veri hızı, kapsama alanı ve enerji verimliliği sağlayan bunun yanı sıra çok yüksek gezginliğe sahip olabilen yüksek hızlı tren, uçak gibi ulaşım araçlarının haberleşme gereksinimlerini de destekleyen sistemler olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu nedenle tam çift yönlü haberleşme, aynı frekans bandını aynı anda kullanarak, eşzamanlı veri iletimi ve alımı yaparak, spektrum verimliliğini önemli ölçüde arttırabilmeleri bakımından 5G ve sonrası haberleşme teknolojilerinde yaygın olarak kullanılacak olan umut verici bir teknolojidir. Diğer taraftan, bu projenin sistem senaryosu olan çok yollu kanallar üzerinden haberleşen geniş bantlı (broad band) iletişim sistemlerinde, zaman düzleminde veri sembolleri arası girişim (Inter Symbol Interference, ISI) ve frekans düzleminde frekans seçiciliği (frequency selective) gibi kanalın olumsuz etkilerinin üstesinden gelebilmek için çok taşıyıcılı (OFDM vb) dalga şekillerini kullanmak gerekmektedir. Literatürde zamanla değişmeyen çokyollu radyo kanallara sahip noktadan-noktaya (rölesiz) tam çift yönlü OFDM haberleşme sistemi için kanal kestirimi öneren ve 5G için pek de verimli olmayan birkaç çalışma dışında özellikle de gezgin ve/veya kuvvetlendir-ve-aktar röleli Tam Çift Yönlü 5G Çoktaşıyıcılı Haberleşme Sistemleri için Kanal Kestirim problemi üzerine yoğunlaşan herhangi bir çalışma rapor edilmemiştir. Buna ek olarak, gezgin (zamanla değişen çokyollu radyo kanallara sahip) ve/veya analog kuvvetlendir-ve-aktar röleli tam çift yönlü 5G OFDM haberleşme sistemleri için kanal kestirim metodlarını konu alan herhangi bir çalışma mevcut değildir ve bu sistem senaryolarını konu alan bu proje özgün değere sahiptir. Proje, gezgin (zamanla değişen çokyollu radyo kanallara sahip) ve/veya analog kuvvetlendir-ve-aktar röleli olmak üzere 4 farklı sistem senaryolu tam çift yönlü 5G OFDM haberleşme sistemleri için önereceği çokyollu ve Residual Self Interference (RSI) kanalların efektif kestirim metodlarıyla (hesaplama yükü düşük, pilot kullanım oranı düşük, ortalama karesel hatası (MSE) başarımı yüksek) bu alana önemli bilimsel katkı sağlayacaktır. Projede, düğümlerin (alıcı, verici ve röle) tam çift yönlü haberleşme yaptıkları ve OFDM dalga şeklini kullandıklarını düşünülmektedir. Projede, en basit sistem senaryosu olarak kabul edebileceğimiz, yani alıcı-verici düğümlerinin sabit olduğu (düğümler arası radyo kanalların zamanla değişmediği) ve noktadan-noktaya (rölesiz) olan bir tam çift yönlü OFDM haberleşme sisteminden başlayarak sırasıyla sistemde düğümlerin gezgin (düğümler arası çokyollu radyo kanalların zamanla değiştiği) ve/veya düğümler arasında bir analog kuvvetlendir-ve-aktar röle olduğu daha zorlu sistem senaryoları ele alarak her bir senaryo için çokyollu ve RSI kanalların efektif kestirim metodları önerilecektir. Projede, konusunda deneyimli iki öğretim üyesi (yürütücü: Doç. Dr. Habib Şenol, araştırmacı: Doç. Dr. Atilla Özmen) ve bu konularda yetiştirilmek üzere iki yüksek lisans bursiyeri görev alacaktır. Geliştirilecek algoritmaların ve bunların uygulama sonuçlarının ulusal ve uluslararası bilimsel kamuoyunun görüşüne sunulması amacıyla, IEEE Transactions on Wireless Communications ve IEEE Transactions on Signal Processing gibi saygın dergilerde yayınlanmak üzere en az iki makale ve üç uluslararası bildiri hazırlanması beklenmektedir. Proje sonuçları, yüksek gezginliğe sahip hızlı tren, uçak gibi ulaşım araçlar tarafından kullanılacak olan 5G tam çift yönlü haberleşme sistemlerinin etkin kanal kestirim algoritma gereksinimini karşılar durumda olacaktır. Ayrıca, proje sonucunda elde edilen etkin kanal kestirim algoritmaları için patent başvurusu yapılması planlanmaktadır. Proje ekibinin edineceği bilgi ve deneyim, 5G ve sonrası haberleşme sistemleri için makine öğrenmesi kullanarak kanal kestirim alogitmaları gibi konularda başka TUBITAK projelerine yol açacaktır.