Emulation techniques for small scale fading aspects of wireless channels by using reverberation chamber

Abstract

Yankılama odaları (RVC), laboratuar ortamında kablosuz kanal etkilerini taklit etmek için etkili ve güvenilir bir test yatağı sağlamaya yönelik olarak kullanılmaktadırlar. Kanal taklidi için RVC'nin yeteneklerini zenginleştiren çeşitli teknikler literaturde incelenmiştir. Bununla birlikte, taklit edilen kanal özelliklerinin bazılarının (zaman ve frekansta dağılım gibi) yeterli miktarda kontrol edilemeyişi, yankılama odası tabanlı kanal taklitçileri için çözülememiş bir problem olmaya halen devam etmektedir. Bu tez çalışmasında, taklit edilmiş zaman ve frekans dağılımlarının kontrol edilmesindeki esnekliği arttırmak için yankı odasının kullanıldığı yeni kanal taklit teknikleri önerilmiştir. Yüzeysel ses dalgası (SAW) gecikme hatları ve güç kontrolleri (yükselteç ve zayıflatıcı), gecikme yayılımı takliti sırasında güç gecikmesi profili (PDP)'yi manipüle etmeye yönelik serbestlik derecesi eklemek için kullanılmıştır. Bu teknik aynı zamanda, küçük boyutlu yankı odası ile daha yüksek gecikme yayılmı değerlerine ulaşma zorluğunu da ortadan kaldırmaktadır. İkinci teknik, yankılama odası içerisinde taklit edilmiş olan Doppler spektrumunun şeklinin kontrolünü arttırmayı amaçlamaktadır. Önerilen teknikler, matematiksel analizler ve literatürde mevcut olan saha ölçüm sonuçları ile karşılaştırılarak değerlendirilmiştir.

Reverberation chambers (RVCs) are used to provide an effective and reliable testbed for emulating wireless channel effects in the laboratory environment. Various techniques that enrich the capabilities of the RVC in channel emulation have been studied in the literature, however, insufficient control of some of the emulated channel characteristics (like time and frequency dispersions) still leave an open problem for RVC based channel emulators. In this thesis, novel channel emulation techniques by using RVC are introduced to enhance the flexibility in controlling the emulated time and frequency dispersions of the channels. Surface Acoustic Wave (SAW) delay lines and power controllers (i.e amplifiers and attenuators) are used to add degrees of freedom for manipulating the Power Delay Profile (PDP) during delay spread emulation. This technique also overcomes the challenge of achieving higher delay spread values with bench-top sized RVC. The second technique is aimed at enhancing the control of the shape of the Doppler spectrum emulated in the chamber. The proposed techniques are evaluated through mathematical analyses and comparison with the on-site measurement results available in the literature.