Üçüncü nesil WCDMA sistemlerinde dinamik kod tahsisi

Abstract

Anahtar Kelimeler: Dinamik kod tahsisi, Sabit kod tahsisi, OVSF, WCDMA, UMTS, AB-DKTSon zamanlarda kablosuz haberleşme sistemlerine olan taleplerin artması sonucunda mevcut olan İkinci Nesil (2G) sistemler bu talepleri karşılayamaz hale gelmiştir. Bu talepleri karşılamak için 2Mbps'ye kadar veri hızı desteği sağlayan Üçüncü Nesil (3G) kablosuz haberleşme standartları UMTS/IMT-2000, ETSI tarafından geliştirilmeye başlandı. Bu standartta, UTRA'da kullanılan FDD işlemi için WCDMA (Geniş Bantlı Kod Bölmeli Çoklu Erişim) erişim tekniği seçilmiştir. Üçüncü Nesil (3G) sistemlerle beraber dosya transferi, görüntü gönderme gibi çoklu ortam uygulamalarına olan taleplerin artması sonucu daha fazla bant genişliği ve daha fazla veri hızı servisine gereksinim duyuldu. İkinci Nesil (2G) sistemlerde kullanılan sabit kod tahsisi yönteminde (Dik Sabit Yayılım Faktörü- OCSF) her kullanıcı için ayrı bir kod tahsis edilmektedir. Bu durumda sabit sayıda kullanıcı desteklenebilmektedir. Üçüncü Nesil sistemler aynı anda daha fazla kullanıcıyı ve daha fazla veri hızım desteklemeyi amaçladığından mevcut sistemlerde kullanılan sabit kod tahsisi yöntemi bu istekleri karşılamada yetersiz kalmıştır. Bunun üzerine Üçüncü Nesil sistemlerde kullanılmak üzere dinamik olarak tahsis edilebilen OVSF (Dik Değişebilen Yayılım Faktörü) kodları kullanılmaya başlandı. Bu çalışmada, WCDMA sistemlerinde kapasiteyi (kullanıcı sayısını) arttırmayı amaçlayan, dinamik OVSF kod tahsisi yöntemleri araştırılmış ve ana-kod bölmeli dinamik kod tahsisi (AB-DKT) olarak adlandırılan bir dinamik OVSF kod tahsisi (DKT) algoritması önerilmiştir. Önerilen kod tahsisi algoritmasmdaki temel fikir, OVSF kod ağacını ana koddan itibaren iki alt-ağaca ayırmak ve maliyeti az olan taraftaki kodları maliyeti fazla olan tarafa sürekli olarak aktarmaktır. Maliyet fonksiyonu, kullanılan kodlar ve bu kodların hızlarının bileşiminden oluşan kod- örüntüsü kullanılarak hesaplanır. AB-DKT yöntemi, başka bir dinamik kod tahsisi (Minn-Siu DKT - MS-DKT) ve sabit kod tahsisi (SKT) yöntemleriyle karşılaştırılmıştır. AB-DKT yöntemi, bloklarıma oranı ve spektral verimlilik açısından SKT yönteminden daha iyi performansa sahip ve MS-DKT yöntemiyle yaklaşık aynı performansı sağlamaktadır. AB-DKT yönteminin dezavantajı ise diğer iki yönteme göre daha uzun sürede kod tahsisi işlemini gerçekleştirmesidir. Bunun nedeni de, önerdiğimiz yöntemde sürekli olarak yer değiştirilen kod sayısının Minn- Siu' dakine göre daha fazla olmasıdır. Fakat, gelen kullanıcı hızları arttıkça her iki yönteminde gerçekleştirilme sürelerinin birbirine yakın olması beklenmektedir.

ABSTRACT Keyword: Dynamic Code Assigment, Fixed Code Assigment, OVSF, WCDMA, UMTS, AB-DKT Recently Second Generation (2G) systems have become insufficient to meet to explosive demands for mobile communications services. In order to meet these demands, Third Generation (3G) systems UMTS/IMT-2000, which provide date rates up to 2 Mbps have been developed by ETSI. In this standard, WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) technique has been selected for UTRA FDD mode operation. The third-generation systems are supposed to have better quality and coverage, be more power and bandwidth efficient, and be deployed in diverse environments. In the 2G CDMA systems, each user is assigned a single Orthogonal Constant Spreading Factor (OCSF), and therefore fixed number users can be supported. Since 3G systems aim to support more users with higher data rates, fixed code assignment method used in conventional 2G systems are inefficient to meet these requirements. Therefore, it is essential to develop new dynamic OVSF (Orthogonal Variable Spreading Factor) code assignment for 3G systems. In this study, dynamic OVSF code assignment methods which aims to increase capacity (number of users) in WCDMA systems are investigated and a dynamic OVSF code assignment algorithm so called Root-Code Divided Dynamic Code Assignment (RC-DCA) is proposed. The main idea in the proposed algorithm is to divide the code-tree into two sub-trees from the root code and transfer the codes from lower cost part to the higher cost part. Cost function is calculated from the code-pattern of each sub-tree, which is the composite of occupied codes and their rates. The proposed RC-DCA method is compared with another dynamic code assignment (Minn-Siu DCA- MS-DCA) and fixed code assignment (FCA) methods. In terms of blocking probability and spectral efficiency the RC-DCA method outperforms FCA method and has approximately the same performance as MS-DCA method. The disadvantage of RC-DCA is that it has longer execution time for the code assignment as compared to the above two algorithms. The reason for this is that the proposed algorithm has larger number of continuously reassigned codes than MS-DCA does. However, the execution times of the two algorithms are expected to converge as the rates of requesting calls increase.