Yüksek mobilite ortamında kanal kestirimi ve eşzamanlama algoritmalarının FPGA üzerinde tasarımı

Yüksek hızlı hava araçları arasında kablosuz haberleşme için kanal eşzamanlama ve kestirim yönteminin geliştirilmesi ve FPGA tasarımı tezde amaçlanmıştır. Hava-hava kablosuz haberleşmede kanal yüksek doplere ve gecikme yayılımına maruz kalmaktadır. Yüksek irtifaya sahip hava araçlarında bu değerler artmaktadır. Yüksek gecikme yayılımı kanaldaki çokyollu bileşen sayısını artırır ve bunun sonucunda kanal eşzamanlama ve kestirim yönteminin işlem karmaşıklığı artar. Yüksek dopler sonucu kanal hızlı değişir ve hızlı değişen kanalda kestirim için kullanılabilecek pilot semboller azalır. Bu sorunlar için f-OFDM iyi çözüm sunmaktadır. Bu yöntemle bant altbantlara bölünür ve sembol süresi artar. Sembol süresinin artması çokyollu bileşenlerin yıkıcı etkisini azaltmaktadır. Altbantlarda bant içi gürültü azalır ve kanal kestirim, eşzamanlama, sembol sezim işlemlerinin gürültüye karşı daha dayanıklı olmasını sağlar. Yüksek hızlı hava araçları için f-OFDM modülasyonu önerilmiştir ve bant eş altbantlara bölünmüştür. Her altbant ilişkisiz olduğu halde, altbant kanallar için fiziksel ortam ortaktır. Bundan dolayı altbantlar arasında benzer kanal özelliklerine sahip olduğu söylenebilir. OFDM sisteminde sembol zamanlaması çok iyi yapılmalıdır. Sembol zamanlamasının doğru yapılmaması alt kanallar arasında diklik kaybı, taşıyıcıları ve semboller arası girişim gibi sorunlar oluşur. Aynı sorunlar f-OFDM sistemi için de geçerlidir. Tezde f-OFDM için sembol zaman kestirimi periyodik pilot sembolleri önerilmiştir. Her altbant için ortak pilot dizisi kullanılmıştır ve her altbantta alınan sinyalde kanaldan kaynaklanan zamanlama hatası eşittir. Buna göre altbantlar için zaman kestirimi için tek kestirimci kullanılabilir. Hava araçları kanalı kırsal ortam kanalı gibi seyrek özellik taşır. Seyrek kanal vektörünün kestirimi için f-OFDM sistemine uygun yöntem önerilmiştir. Bu yöntem altbant kanalların ortak özelliklerini kullanarak kanal vektörünün anlamlı olan katsayıların konumlarını bulur. Korelasyon yöntemi seyrek kanal vektörünün kestirimi ile kullanılarak yeni yöntem önerilmiştir. Monte-Carlo benzetimi ile yapılan simülasyonların sonucunda yeterli BER değerleri elde edilmiştir. Bu BER değerlerindeki hatalar kodlama ile düzeltilebilecek seviyelerdir. Sonuç olarak FPGA ortamında gerçeklenebilecek yöntemler önerilmiştir. Geliştirilen kanal eşzamanlama ve kestirim yöntemleri f-OFDM modülasyonu ile birlikte Simulink ortamında HDL modülleri kullanılarak tasarlanmıştır.