Çevrimsel durağanlık tabanlı uzay-zaman blok kod zamanlaması kestirimi

Telsiz haberleşme sistemlerinde güvenli bir iletişimin sağlanabilmesi için verici tarafından gönderilen mesajların alıcıda hatasız ya da minimum hata oranı ile elde edilebilmesi şarttır. Bu amaçla gönderilen sinyale ilişkin iletim parametrelerinin alıcıda ön bilgi olarak yer alması ya da alıcı tarafından, gönderilen işaretten yararlanılarak kestirimi zorunludur. Literatürde gönderilen sinyale ilişkin taşıyıcı frekansı, bandgenişliği, taşıyıcı frekans kayması, simge zamanlaması, modülasyon türü ve çoklu erişim tekniği gibi parametrelerin alıcıda elde edilmesi için geliştirilmiş birçok yöntemler ve algoritmalar bulunmaktadır. Bu yöntemler ve algoritmalar işbirlikli ve işbirliksiz(gözü kapalı) olarak ikiye ayrılmaktadır. Pratikte kısıtlı bandgenişliği ve analiz edilecek sinyalin önceden bilinmeyen tipte olması gibi sebeplerden dolayı verici ile alıcının işbirliği içerisinde bulunamadığı senaryolarla sıklıkla karşılaşılmaktadır. İşbirliksiz yöntemler bu senaryolar için çözüm getirerek literatürde önemli bir yere sahip olmuşlardır. Özellikle çağdaş haberleşme sistemlerinin kullanıldığı askeri ve sivil uygulamalarda bu problemlerle karşılaşıldığından işbirliksiz yöntemler güncelliğini korumaktadır. Çağdaş haberleşme sistemlerinde kullanılan Çok Girişli Çok Çıkışlı (Multiple Input Multiple Output, MIMO) sistemler verici ve alıcı kısımlarında çok sayıda anten kullanarak iletişimin kalitesini artırmakta ve daha yüksek hızlarda iletişime olanak tanımaktadırlar. MIMO sistemler bu avantajlarından ve birçok uygulama için makul seviyedeki karmaşıklıklarından ötürü yeni nesil haberleşme sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadırlar. İşaretlerin iletiminde kullanılan Uzay-Zaman Kodlama (Space-Time Coding, STC) teknikleri sayesinde MIMO sistemler Tek Girişli-Tek Çıkışlı (SISO) sistemlere nazaran daha fazla kanal sığası sunmaktadırlar. MIMO sistemlerde STC işlemi yukarıda belirtilen parametrelere ek olarak uzay-zaman kodlarına ilişkin bazı yeni parametrelerin de alıcı tarafından elde edilebilmesini gerektirir. Nispeten düşük karmaşıklığı sebebiyle pratikte daha yaygın olarak kullanılan Uzay-Zaman Blok Kodları (Space-Time Block Codes, STBC) alıcıda kod blok zamanlaması bilgisinin elde edilmesini zorunlu kılar. Aksi halde alıcı, STBC çözme işlemini gerçekleştirirken yanlış kod başlangıç anından başlayabilir ve bu durum büyük simge hatalarının oluşması ve muhtemelen iletişimin son bulmasıyla sonuçlanacaktır. Bu çalışmada pratikte yaygın olarak kullanılan bir uzay-zaman blok kodu olan Alamouti Kodu (AL) için çevrimsel durağanlık tabanlı bir blok zamanlaması kestirim algoritması önerilmiştir. Önerilen algoritma vericide yapılan kodlama işleminden kaynaklanan, verici anten sinyalleri arasındaki çapraz ilişkilere ait çevrimsel durağanlık özelliklerini kullanarak blok zamanlamasını kestirmektedir. Bununla birlikte gönderilen sinyale ilişkin kod tipi ve alınan işaretten başka hiçbir ek bilgiye ihtiyaç duymamaktadır, bir başka deyişle gözü kapalı bir şekilde işlemektedir. Önerilen algoritmanın İşaret-Gürültü Oranı'na (Signal-to-Noise Ratio, SNR) bağlı performansı bilgisayar benzetimleri yardımıyla ölçülmüştür. Benzetim sonuçları önerilen algoritmanın literatürde var olan algoritmalara göre daha iyi performans sergilediğini ve düşük SNR rejimine karşı daha dayanıklı olduğunu ortaya koymaktadır. Yüksek performansı ve kanal matrisi, modülasyon tipi, gürültü varyansı gibi parametrelere ve eğitici dizilere (Training Sequences, TS) ihtiyaç duymaması sebebiyle önerilen algoritma literatürdeki algoritmalar arasında önemli bir yere sahip olmuştur.