Gezgin haberleşme sistemleri için çoklu girişimci ve ilintili sönümlemenin varlığında en iyi birleştirme ve maksimum oranda birleştirmenin başarım analizi

Abstract

öz GEZGİN HABERLEŞME SİSTEMLERİ İÇİN ÇOKLU GİRİŞİMCİ VE İLİNTİLİ SÖNÜMLENMENİN VARLIĞINDA EN İYİ BİRLEŞTİRME VE MAKSİMUM ORANDA BİRLEŞTİRMENİN BAŞARIM ANALİZİ Bahadır, Sertaç Yüksek Lisans Tezi ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ Danışman: Asst Prof. Dr. Aysel Şafak Eylül 2003 Bu tez çalışmasında, MRC, en iyi birleştirme ve adaptif anten teknikleri ile ikilik sinyaller için ilintili düzgün sönümlü ortamlarda hücresel radyo sistemlerinin başarımı incelendi. Sistem başarımı, bit hata oranı / olasılığı, ortak kanal girişim olasılığı ve spektrum verimliliği cinsinden değerlendirildi. Karmaşık Wishart dağılımı ışığında, Rician sönümlü ve ilintili gölgelemeli ortamlarda, çok sayıda eşit güçlü girişimci ve ısı gürültü varlığında, BPSK ve BFSK nın eş evreli ve eş evreli olmayan sezimi için tam bit hata oranı formülleri üretildi. Bu BER ifadeleri adaptif anten kullanan hücresel sistemlerin spektrum verimliliğinin hesaplanmasında kullanıldı. Ayrıca, ilintili Rayleigh/Rician ve gölgelemeli sönümlü ortamlarda MRC ile ikilik sinyaller için tam bit hata formülleri analitik olarak üretildi. Ortak kanal girişim olasılığı için formüller de sunuldu. Adaptif anten sistemleri ve MRC karşılaştırıldı. Modülasyon, SNR, küme boyutu (C), girişimci sayısı, anten elemanları, Rice faktörü (K), gölgeleme yayılımı (o), ilinti (p), kanal başına taşman trafik (ac) ve kanal kullanım verimliliği (77) gibi çeşitli sistem parametrelerinin hücresel sistem başarımı ve spektrum verimliliği üzerindeki etkileri analiz edildi ve tartışıldı. Hücresel gezgin radyo sistemlerinin başarımı bilgisayar simulasyonları ve nümerik hesaplamalar kullanılarak elde edildi. Sonuçlar adaptif anten sistemlerinin her durumda 11sistem başarımını ve spektrum verimliliğini arttırdığını gösterdi. Ayrıca, adaptif anten sistemleri ortak kanal girişimi olduğunda MRC tekniğine göre daha iyi başarım gösterdiği gözlendi. Çeşitleme dallan arasındaki ilintinin başarımı bozduğu fakat ilintili gölgelemenin başarımı arttırdığı gözlendi. Anahtar Kelimeler: En iyi birleştirme, MRC, adaptif antenler, çokyollu sönüm, spektrum verimliliği, küme boyutu (Q, ortak kanal girişimi (CCI), karmaşık Wishart dağılımı, bit hata oranı / olasılığı (BER, BEP), ortak kanal girişim olasılığı (PCI), ilinti (p), gölgeleme. m

ABSTRACT PERFORMANCE ANALYSIS OF OPTIMUM COMBINING AND MAXIMAL RATIO COMBINING IN THE PRESENCE OF MULTIPLE INTERFERERS AND CORRELATED FADING FOR MOBILE COMMUNICATION SYSTEMS Bahadır, Sertaç M.Sc. Thesis DEPARTMENT OF ELECTRICAL-ELECTRONICS ENGINEERING Supervisor: Asst. Prof. Dr. Aysel ŞAFAK September, 2003 In this thesis work, we have investigated the performance of cellular radio systems in correlated flat fading environments for binary signaling with MRC, optimum combining and adaptive antenna techniques. System performance is evaluated in terms of bit error rate or probability, co-channel interference probability and spectrum efficiency. Exact bit error rate formulas for coherent and non-coherent detection of BPSK and BFSK with optimum combining in the presence of multiple equal power co-channel interferers and thermal noise in a Rician fading and correlated shadowing environment, are derived with the light of the complex Wishart distribution. These BER expressions are used to evaluate the spectrum efficiency of cellular systems with adaptive antennas. We also derived exact bit error rate formulas for binary signaling with MRC in correlated Rayleigh/Rician fading and shadowing environment analytically. Formulas for evaluating the co-channel interference probability are also presented. Adaptive antenna systems and MRC systems are compared. The influence of various system parameters such as modulation, SNR, cluster size (C), the number of interferers, antenna elements, Rician factor (K), shadow spread (a), correlation (p), carried traffic per channel (ac) and channel usage efficiency (rf) on the system performance and the spectrum efficiency are analyzed and discussed. IVComputer simulations and numerical calculations are used to evaluate the performance of cellular mobile radio systems. Results show that in all cases adaptive antenna systems increase the system performance and spectrum efficiency. Also it is shown that adaptive antenna systems gives better performance improvement than the MRC systems when co-channel interference is present. It has been observed that correlation between the diversity branches degrades the performance but correlated shadowing between the signals improves the system performance. Keywords: Optimum combining, MRC, adaptive antennas, multipath fading, spectrum efficiency, cluster size (Q, co-channel interference (CCI), complex Wishart distribution, bit error rate / probability {BER, BEP), co-channel interference probability (PCI), correlation (/?), shadowing.