Sıkıştırılmış algılama temelli kiplemeli geniş bant çeviricinin performansının ve uygulanabilirliğinin arttırılması üzerine yeni yöntemler

Abstract

Bu tezde, frekans seyrek işaretlerin Nyquist altı örneklenmesini sağlayan yeni bir Sıkıştırılmış Algılama (CS) tabanlı çok kanallı Kiplemeli Geniş Bant Çevirici (KGBÇ) yöntemi önerilmektedir. Bu sistemin dayandığı CS'in temelleri, teoremleri ve uyumsuz algılama-seyrek örnekleme modeli detaylı bir şekilde anlatılmıştır. Daha sonra KGBÇ sisteminin alt bölümleri olarak rastgele demodülasyon, analog filtreleme, ADC ile örnekleme, alt-bant kanal çoklama ve CS geri çatılım üzerinde durulmuştur. Daha sonra KGBÇ için önerdiğimiz dinamik alan iyileştirme ve sahada kalibrasyon yöntemleri tanıtılmıştır. KGBÇ için yapılan tüm sistem benzetim çalışmaları ve sonuçları gösterilmiştir. KGBÇ'nin frekans seyrek işaretlerin için başarılı geri çatılımı pratik ve uygulanabilir bir altyapı ile yapabildiği gösterilmiştir. Son olarak da, KGBÇ için yapılan donanım gerçeklemesinden, donanımda karşılaşılan problemlerden ve bu problemler için geliştirilen çözüm yollarından bahsedilmiştir. Böylelikle, CS tabanlı KGBÇ sisteminin yüksek performans ile çalışan gerçeklenebilir bir sistem olduğu gösterilmiş ve gerçek hayatta uygulanan geleneksel örnekleme yöntemlerinden üstün olduğu vurgulanmıştır.

In this thesis, Compressive Sensing based Multi-channel Modulated Wideband Converter (MWC) sampling system which can sample frequency-sparse signals at Sub-Nyquist rate is introduced. CS basics and theorems which constitutes a frequency compression methodology of MWC, incoherence sensing-sparse sampling modeling are detailed. After that, sub-systems of MWC such as random demodulation, analog filtering, signal reconstruction etc… are introduced in order to show the system chain of MWC. The proposed method for increasing dynamic range of MWC is explained and it is showed that the proposed method extraordinarily makes MWC feasible for caption of high and low power signals together. For robustness of MWC, in the thesis, the online calibration method which gives oppurtunities to small, cheap and effective calibration equipments of MWC for field applications. Likewise, MWC full system simulation and results are detailly explained and the simulation results are compared with traditional sampling methods. Finally, the proposed hardware architecture of MWC is introduced and proposed solution methods in the thesis can overcome for hardware non-ideality expected problems, which stem from hardware non-ideality and non-linearity of MWC. As a result, CS based MWC, which has high performance metrics and hardware-applicable is supposed to be substituted to traditional sampling methodology in order to obtain more signal bandwidth by preserving sampling performance metrics.