Üçüncü nesil (3N) sistemler için eko istatistikleri ve ADS ile bir sistem benzetimi
Multipath statistics for third generation (3G) mobile systems and system simulation with ADS
Yazar: YÜCEL YAŞAR BÜYÜKLÜ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. HÜLYA GÖKALP
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Üçüncü Nesil (3N) gezgin iletişim sistemleri, düşük veri hızlarında(384 Kbit/s'ye varan) hareket eden aboneleri geniş bir kapsama alanında; 2 Mbit/s verihızında durağan veya yavaş hareket eden aboneleri yerel kapsama alanındadesteklemeyi hedeflemektedir. 3N şebekelerde taşıyıcı aralığı (iki taşıyıcı arasındakifark) 5MHz olup, çoklu erişim yöntemi olarak W-CDMA (Geniş Band Kod BölmeliÇoklu Erişim) tekniğini kullanmaktadır. Öngörülen chip hızı 3.84 Mchip/s'dir. Genişband kullanılması nedeniyle alıcıda, Tırmık alıcılar yardımıyla farklı yollardan geleneko enerjileri toplanabilecektir. Tırmık alıcılar, ekolu kanaldaki hızlı sönümlenmeleri deazaltırlar.Bu çalışmada 3N sistemlerin başarımını değerlendirmek için, değişik kanalözellikleri ve farklı bit hızları kullanılarak benzetimler yapılmıştır. Benzetim sayısınıazaltmak için kanal yayınım verileri kullanılarak, eko genlik istatistikleri yapılmış vetırmık alıcı için en uygun parmak sayısı, 3 olarak belirlenmiştir.Agilent Teknolojileri'nin bir yazılımı olan ADS (Gelişmiş Sistem Tasarımı)programı, benzetim aracı olarak kullanılmıştır. Bu yazılım, bir hayli karmaşık olan 3Nsistem benzetimini biraz kolaylaştırmıştır. Farklı veri hızları (12.2 Kbit/s, 64 Kbit/s,384 Kbit/s) ve iki tür kanal profili (4 ekolu ve 10 ekolu) için, farklı kullanıcıhızlarındaki (3 km/saat, 50 km/saat, 100 km/saat, 300 km/saat) Eb/N0 değerlerine göre,BHO (bit-hata oranı)'nun değişim eğrileri, ADS benzetim programı kullanılarak eldeedilmiş ve sunulmuştur.Sistemin başarımı için yapılan benzetimler göstermiştir ki, 12.2 Kbit/s gibidüşük bit hızlarında abonenin hareket hızı, BHO değerlerini etkilemez. Bunun nedenişöyle açıklanabilir. Düşük hareket hızlarında hızlı sönümlenmenin etkisi, tırmıkalgılama ve güç denetimi ile yok edilirken; yüksek hızlarda, harmanlama tekniği etkisinigösterir. Buna rağmen, 64 Kbit/s ve 384 Kbit/s'lik bit hızlarında düşük hareket hızlarıiçin kabul edilebilir BHO değerleri elde edilmiştir. Ancak bu veri hızı için gözlemlenenilginç sonuç, 10 ekolu kanalda artan Eb/N0 değerlerinde, daha iyi BHO'ların eldeedilmesidir.Anahtar Kelimeler; Üçüncü nesil (3N) gezgin iletişim, W-CDMA, Yansımalıkanal, Tırmık alıcı, ADS ortamında benzetimler.

Abstract:
Third generation (3G) mobile systems aim to provide data rates up to 384 Kbpsfor high mobility users with wide area coverage and 2 Mbps for low mobility users withlocal coverage. 3G Networks will be based on W-CDMA ( Wideband Code DivisionMultiple Access) air interface with a carrier spacing of 5 MHz. This chip rate enablesthe use of Rake reception. At the receiver, multipath components that are sperated by atleast 0.26 Âµs (chip period) can be combined coherently. Rake reception counteractsmultipath fading and collects more multipath energy.This work aims to carry out simulations to assess performance of 3G networkfor varying multipath channel conditions (e.g., for various multipath profile and mobilespeeds) and for varying data rates. To decrease the number of simulations, multipathstatistics were analiysed to determine an optimum number for Rake fingers andsimulations were carried out only for that many fingers. The optimum finger number forRake Receiver was found to be three.ADS (Advanced Design System) (by Agilent Tecnologies) was used as thesimulation tool. This software eased the simulation of a highly complex 3G system.BER against Eb/N0 graphs are presented for data rates of 12.2 Kbps, 64 Kbps and384 Kbps for two channel profiles (one with 4 multipath and the other with 10 multipathcomponents). The simulation were carried out for mobile speeds of 3 km/h, 50 km/h,100 km/h and 300 km/h.Results showed that at low data rates (e.g., 12.2 Kbps) the mobile speed did notaffect BER values. This can be explained as fallows; at low mobile speeds, the fastpower control and rake reception is able to counteract fast fading, whereas at highermobile speeds (up to 300 km/h) the channel interleaving effectiveness increases.However, performance for higher data rates (i.e., 64 Kbps and 384 Kbps) worsensrapidly with mobile speed. Moreover, at high data rates highly time dispersive channel(i.e., with 10 multipath components) resulted in better performance especially for highEb/N0 values.Keywords: Third generation (3G) mobile communications, W-CDMA,Multipath channel, Rake receiver, Simulation in ADS.