Kod bölüşümlü çoklu erişim sistemlerinde düzensiz frekans ve dik kod atlaması
Chaotic frequency and orthogonal code hopping for code division multiple access
Yazar: YILMAZ AKIN
Danışman: DOÇ.DR. SARP ERTÜRK
Deniz Harp Okulu Komutanlığı / Deniz Bilimleri ve Mühendisliği Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2004
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
ÖZET KOD BÖLÜŞÜMLÜ ÇOKLU ERİŞİM SİSTEMLERİNDE DÜZENSİZ FREKANS VE DİK KOD ATLAMASI Anahtar Kelimeler : Yaygın spektrum, CDMA, Frekans Atlaması, Kod Atlaması, Düzensiz Diziler, Düzensiz Frekans Atlaması ve Düzensiz Dik Kod Atlaması. Kod bölüşümlü çoklu erişim (CDMA) iletişim sistemleri için düzensiz dizilerin kullanımı, son yıllarda oldukça ilgi çekmiştir. Düzensiz işaret ve sistemler, yaygın spektrum (SS) iletişimi için uygun özelliklere sahip olup, gelişigüzel görünmelerine rağmen belirlenimci sistemler tarafından oluşturulurlar ve yeniden oluşturulabilirler. Beyaz Gauss gürültüsüne benzer bir davranışa sahip olmaları, bu dizilerin yetkisiz alıcılar tarafından tespit edilerek iletişimin dinlenilmesi veya karıştırılmasını çok zor hale getirir. Düzensiz sistemler, başlangıç koşullarına çok bağımlıdır. Başlangıç koşulundaki çok küçük bir değişim, tamamen farklı yeni bir dizi yaratır. Böylece çok az bir çaba ile düşük çapraz ilintili pek çok dizi yaratılmasına imkan sağlanır. Bu özellik, çalışan bir sisteme yeni kodlar veya kullanıcılar ilave edilmesine olanak sağlar. Sayısal gezgin iletişim sistemindeki kanallar genellikle eş zamanlıdır. Girişimi engellediği için diklik, eş zamanlı kanalın önemli bir özelliğidir. Bu çalışmada, frekans (kod) atlamalı kod bölüşümlü çoklu erişim sistemleri için düzensiz dizi tabanlı özgün frekans (dik kod) atlama algoritmaları sunulmuştur. Çoklu kullanıcılar için düzensiz dizilerin kullanımı, frekans (kod) atlaması boyunca periyodikliği engelleyerek kullanıcılar arasındaki girişimi düşük bir seviyede tutmakta ve böylece daha güvenli bir sistem sağlanmaktadır. ıııSistem kontrollü eşzamanlı frekans (kod) atlaması durumunda, frekans (kod) çakışmasız iletişim sağlamak için, tüm kullanıcılara farklı bir ikili erişim kodu (v) atanarak aynı düzensiz diziyi kullanmaları sağlanabilir. Böylece sistemin diklik özellikleri korunmuş olur. Sistem kullanılmayan bir kodu sisteme katılan yeni bir kullanıcıya atayacak ve bir kullanıcı sistemden çıkarsa kullandığı kod boşa çıkacaktır. Erişim kodlarının miktarı (v'nin uzunluğu) sistemin desteklediği kullanıcı sayısını belirleyecektir, v dizisinin uzunluğu tipik olarak mevcut kullanıcı kodlarının sayısıyla belirlenir. Eşzamanlı frekans (kod) atlaması için, sistem düzensiz atlama deseni üretecini belirli bir başlangıç değerinden çalıştırır ve düzensiz sistemin durumu ile kullanıcı kodu v'yi yeni kullanıcıya bildirir. Bu eşzamanlılıktan dolayı eşzamanlı sistem için frekans (kod) çakışmasız bir iletim sağlanabilir. Düzensiz dik kod atlaması, yetkisiz kullanıcılara karşı yüksek bir güvenlik sağlarken, CDMA sistemi ile aynı bit hata oranı (BER) performansına sahiptir. iv

Abstract:
ABSTRACT CHAOTIC FREQUENCY AND ORTHOGONAL CODE HOPPING FOR CODE DIVISION MULTIPLE ACCESS Keywords : Spread spectrum, CDMA, Frequency Hopping, Code Hopping, Chaotic Sequence, Chaotic Frequency Hopping and Chaotic Orthogonal Code Hopping. The use of chaotic sequences for code division multiple access (CDMA) communication systems has received considerable attention in the near past. Chaotic signals and systems possess several suitable properties for spread spectrum (SS) communications and although chaotic signals are random-like, they are produced by deterministic systems and can thus be reproduced. Chaotic sequences have a behavior similar to white Gaussian noise, making it really difficult for an unauthorized receptor to intercept them. Chaotic systems are extremely dependent on their initial conditions. Even the smallest change in the initial condition results in a totally different sequence, thus allowing the generation of many sequences with very little effort and with small cross correlation. This feature also allows simple addition of new codes or users to a system already in operation. Channels in digital mobile communication systems are usually synchronous. Orthogonality (signature waveforms) are valuable for synchronous channels in CDMA since they yield a natural cancellation of interference. A novel chaotic based frequency (orthogonal code) hopping algorithm for code division multiple access systems with frequency (code) hopping is proposed in this thesis. Making use of chaotic sequences for multiple users, the interference between vusers is kept at a low level while periodicity during frequency (code) hopping is avoided and hence a more secure system against eavesdropping is obtained. In the case of synchronous frequency (code) hopping with system control, all users can use the same chaotic sequence, with each user being assigned a different binary access code (v), to enable communication without code congestion. Hence the orthogonality feature of the system is preserved. The system will assign an unused code to a new user that joins the system, and when a user moves out of the system, the corresponding code is assigned as available. The amount of access codes, thus the length of v, will determine the number of users supported by the system. The length of the sequence v is typically determined by the number of available user codes. For synchronous frequency (code) hopping, the system runs the chaotic hopping pattern generator from a certain initial value and new users are informed about the state of the chaotic system as well as their user code v. As a result of this synchronization, a transmission without frequency (code) collision can be provided for synchronous hopping. Chaotic orthogonal code hopping provides increased security against unauthorized interception, but has a same bit error rate (BER) performance with the CDMA system. VI