Kablosuz haberleşme sistemlerinde FPGA uygulaması

Abstract

Son yıllarda Kablosuz haberleşme Sistemleri için Gezgin HaberleşmeSistemleri tüm dünyada büyük ilgi gördü. Akıllı Anten Sistemleri KablosuzHaberleşme Sistemleri içinde etkili spektrum kullanarak kapasite arttırımı içinanahtar bir teknoloji olarak farkedildi.Araştırmalar son zamanlarda gelişmiş Yazılım Tanımlı Radyo (SDR), antensistemleri ve işaret işleme tekniklerine odaklandı. Radyo olarak tanıtılan SDRyazılımla birlikte çok etkili bir maliyetle yenilenebilir ve radyo nimarisinigeliştirmek için tercih edilebilir.3. Nesil CDMA temel istasyonu, Akıllı Anten Sistemi Frekans Bölüşümlü Çiftleme(Frequency Division Dublex, FDD) için akıllı anten algoritmalarına gerek duyar.Küçük hesaplama karmaşıklığı ile istenen performans kolaylıkla sağlanabilir.Programlanabilir işlemciler kullanıldığı zaman bu algoritmalar akıllı anten temelistasyonu içinde 3. Nesil temel istasyon içinde kolayca güncellenir. AlanProgramlamalı Kapı Dizileri (FPGA) çok fonksiyonlu yazılım tanımlı radyouygulamaları gibi kablosuz haberleşme sistemlerinde oldukça önemli bir yeresahiptir. FPGA teknolojisi ile gerçek zamanlı uygulamalara yakın sonuçlar eldeedilebilir. İşaret işleme ise lojik tasarım birleştirilmesiyle birlikte esnek bir yapıyasahiptir. Bu nedenle donanım kullanıcıları DSP' ler ile yer değiştirmektedir.FPGA uygulaması için Modelsim gibi bir VHDL aracı kullanılarak adaptifalgoritmalara uygulandı. Temel istasyonda anten dizileri için Doğrusal Anten Dizisidüşünülür. Anten dizisinde alınan işaretin cdma2000 formatında iletildiği ve deçokluyolun işareti yavaşlattığı farz edilir. Burada kullanılan Uzay Kod Korelatöralgoritmasının avantajı En Küçük Kareler, Yenilenebilir En Küçük kareler ve SabitModül algoritmasına benzememesidir. Bu algoritma eğitim parametrelerigerektirmez ve ağırlık vektörü hesaplama zamanı dizi topolojisi ve çoklu yol yayılımdurumlarından etkilenmez.Anahtar kelimeler : Akıllı Anten Sistemi, 3.Nesil, Işın Şekillendirme, Akıllı AntenAlgoritmaları, FPGA ve VHDL

Mobile Communication Systems for Wireless Communications Systemshas received enormous interest worldwide in recent years. And smart antennasystems are recognized as a key technology for increasing capacity and usingefficient spectrum in wireless communication systems.Researches have recently been focusing especially on advanced software radio,antenna systems and signal processing techniques. Software Defined Radio (SDR) isoften described as a radio can be upgraded very cost effectively with software andoffers the ability to develop radio architecture.Integrating on of SAS into 3G CDMA base stations requires smart antennaalgorithms that are suitable for Frequency Division Dublex (FDD) mode, have smallcomputational complexity, and provide desired performance. When implemented onprogrammable processors, these algorithms will facilitate upgrade of existing 3Gbase stations into smart antenna capable base station.Field Programmable Gate Array(FPGA) is important in multi function software defined radio applications likewireless communication. Developments in FPGA technology have enabled near realtimesignal processing. The flexibility of having the ability to integrate logic designwith signal processing is showing hardware designers to replace digital signalprocessor with FPGAs.For the FPGA implementation, adaptive algorithms were implemented by usingVHDL tool such as Modelsim. As the antenna arrays at the base station, uniformlinear array (ULA) topology is considered. Signal received from the antenna array isassumed to be transmitted in cdma2000 format from the mobile terminal andexposed to changing multipath conditions. The advantage of using Space CodeCorelator (SCC) algorithm is that unlike other adaptive algorithms such as LeastMean Square (LMS), Recurisive Mean Square (RLS) and Constant Modulus (CM)algorithms, it does not require any learning parameter and that its weight vectorcomputation time is not affected by the array topology and multipath propagationconditions.Keywords : Smart Antenna System, 3G, Beamforming, Smart Antenna Algorithms,FPGA and VHDL