Beamforming For Multiple Users In Line Of Sight Environments

Due to the increasing number of communication devices used today and the increase in the required data size and data transfer rate for each device, the existing communication infrastructures are inadequate and therefore multi-input multi-output systems are needed. The massive multi-input multi-output systems are large-scale phase array antenna structures consisting of a plurality of antenna elements that allow simultaneous communication with multiple users. It is envisaged to use millimeter wavelength during communication in massive multi-input multi-output systems. In this thesis, various properties of millimeter wavelength were investigated. First of all, it is necessary to use high broadcast frequency in order to communicate width high bandwidth. Secondly, since the communication is made using high frequency broadcast, the size of the antennas to be used during communication will be reduced. This will increase the number of antennas in the same unit area. With the increase in the number of antennas, the narrow beamwidth used in communication. Because of the decrease in reflection and diffusion losses, instead of the beamforming structure that can be used under multipath conditions, beamsteering methods need to be used and accordingly, they are suitable to be used in line of sight environments. Within the scope of this thesis, the basic features that constitute the infrastructure of the massive multi-input multi-output systems and the performance of the communication which can be done in line with the line of sight in multi-user environments are examined. Different antenna pattern designs were also used during the analyzes. Three different beam orientation techniques were compared within the scope of the mentioned investigations.Günümüzde kullanılan haberleşme cihazlarının sayılarının eskiye göre çok fazla artması, her bir cihaz için gereken veri aktarım boyutunun ve gerekli olan veri aktarım hızının yükselmesi nedeniyle hali hazırda kullanılan haberleşme altyapıları yetersiz kalmakta bu nedenle de yoğun çok girişli çok çıkışlı sistemlere ihtiyaç duyulmaktadır. Yoğun çok girişli çok çıkışlı sistemler, çok sayıda kullanıcı ile aynı anda haberleşme ağının kurulabilmesine olanak sağlayan, çok sayıda anten elemanından oluşan faz dizili büyük ölçekli anten yapılarıdır. Yoğun çok girişli çok çıkışlı sistemlerde haberleşme sırasında milimetre dalga boyunun kullanılması öngörülmektedir. Milimetre dalga boyunun temel özellikleri arasında ilk olarak yüksek bant genişliği ile yüksek frekanslarda haberleşme yapabilmesi yer almaktadır. Haberleşme frekansının yüksek olması nedeni ile haberleşme antenini oluşturan antenler daha küçük boyutlarda olmaktadır. Anten boyutlarının küçülmesi sonucunda da aynı birim alanda çok daha fazla sayıda anten kullanım olanağı sağlanabilmektedir. Böylece anten sayısının artışı ile birlikte haberleşmede kullanılan hüzmeler dar genişlikte olmaktadır. Saçılma, yansıma ve yayılma kayıplarının azalması nedeniyle de çok yol etkisi ile birlikte kullanılabilen hüzme şekillendirme yapısı yerine hüzme yönlendirme yöntemlerinin kullanım gereği ve bu gereğe bağlı olarak da görüş hattı ortamlarında kullanılmaya elverişli olması yer almaktadır. Tez kapsamında, yoğun çok girişli çok çıkışlı sistemlerin alt yapısını oluşturan temel özellikler ve çok kullanıcının mevcut olduğu ortamlarda görüş hattı doğrultusunda yapılabilecek olan haberleşmenin performansı incelenmiştir. Analizler sırasında farklı anten örüntüsü tasarımları da kullanılmıştır. Bahsi geçen incelemeler kapsamında üç farklı hüzme yönlendirme tekniği karşılaştırılmıştır