Antenna analysis/design and propagation channel modeling for MIMO wireless communication systems

Alıcı ve vericide çok anten kullanılmasının veri hızında önemli bir artış sağlayacabileceği gösterildiğinden beri, çok-girişli-çok-çıkışlı (multiple-input-multiple-output: MIMO) kablosuz haberleşme sistemleri büyük ilgi görmektedirler. Doğru bir sistem tasarımı için çoklu antenlerin elektromanyetik etkilerinin kablosuz kanala eklenmeleri gereklidir. İlk çalışmalarda bu etkiler genelde ihmal edilmiştir.Bu çalışmada, MIMO kanalı elektromanyetik bir bakış açısından incelenmiştir. Elektrik alan integral denkleminin momentler metodu çözümüne dayalı bir tam dalga kanal modeli geliştirilmiş ve MIMO kanal matrisinin doğru olarak elde edilmesi için kullanılmıştır. Modele elektrik alanlı kanal modeli (channel model with electric fields: MEF) adı verilmiştir. MEF ışıma integrallerinden uzak alanları tam olarak hesaplamaktadır. Modelin doğruluğu ölçümlerle doğrulanmıştır. Sonuç olarak, MEF anten etkilerini detaylıca inceleyemeyen diğer yaklaşımlardan daha doğru sonuçlar vermektedir.MEF kullanılarak mikroşerit baskı devre dipol dizilerinin MIMO başarımları incelenmiştir. Baskı devre dipol antenlerin elektriksel özelliklerinin MIMO kapasitesine etkisi araştırılmıştır. Yüksek kapasite sağlayan dielektrik tabaka özellikleri sunulmuştur. Tekniğin nümerik etkinliği sayesinde çok sayıda antenli dizilerin MIMO başarımları incelenebilmekte ve bilinen optimizasyon algoritmaları ile birlikte yüksek başarımlı anten dizisi tasarımları yapılabilmektedir. Böylece, MEF parçacık sürü optimizasyonu (particle swarm optimization: PSO) ile birleştirilerek yüksek kapasiteli MIMO dipol dizileri tasarlanmıştır. Havada asılı ince tel ve baskı devre dipol dizileri incelenmiş ve optimize edilmiştir.MEF biraz değiştirilerek, baskı devre dikdörtgen yama anten dizilerinin MIMO başarımları incelenmiştir. Bir çok değişik özellikte yama anten dizileri tasarlanmış, üretilmiş ve MIMO başarımları bir bina içi ortamında ölçülmüştür. Güç gecikme profili, ortalama artan gecikme ve gecikme dağılımı gibi kanal özellikleri ölçümlerden elde edilmiş ve MEF sonuçları ile karşılaştırmalar yapılmıştır. Çok iyi bir uyum gözlenmiştir.