Üçünçü nesil CDMA sistemler için yeni bir akıllı anten algoritması gerçekleştirilmesi ve performans analizi

Implementation and performance analysis of a novel smart antenna algorithm for 3G CDMA systems

Özet

Üçüncü nesil (Third Generation, 3G) haberleşme sistemleri tüm dünyada yaygın olarak kullanılmaktadır ve hızla gelişmektedir. Işın şekillendirme yeteneğine sahip akıllı anten algoritması üçüncü nesil haberleşme sistemleri için ortaya atılmıştır. Bu çalışmada, uzay kod korelatörü (Space Code Correlator, SCC) olarak isimlendirilen yeni bir akıllı anten algoritması tasarımı ve gerçekleştirimini öneren bir çalışma sunulmaktadır. Önerilen algoritma önceden belirlenmiş doğrultu vektörleri ve istenilir kullanıcı kodu ile kod korelasyonu ve depolanmış doğrultu vektörleri ile genişletilmiş sinyalin uzaysal korelasyonu temeline dayanmaktadır. Tasarımdaki amaç, yakınsama problemini ortadan kaldırarak sabit gerçekleştirme zamanına sahip, yeterli sinyal girişim gürültü oranı (SINR) performansını sağlayan ışın şekillendirme ağırlık vektörlerinin bulunmasıdır. Bu çalışmada, SCC algoritması çoklu yol yayılım koşullarında, farklı Texas Instruments (TI) TMS320C67x kayan nokta dijital sinyal işlemcileri (Digital Signal Processor, DSP) üzerinde gerçekleştirilmekte ve en küçük ortalamalı kareler (Least Mean Square, LMS) ve sabit modül (Constant Modulus, CM) olarak bilinen uyarlanabilir algoritmalarla karşılaştırılmaktadır. Gerçekleştirme adımları, ağırlık vektörü hesaplama zamanı ve SINR performansı ile ilgili sonuçların detaylı analizi sunulmaktadır. Sonuçlar göstermektedir ki, uygun geliş açısı arama çözünülürlüğü ve çoklu yol sinyal gürültü oranı (SNR) seviyelerinin seçilmesi ile SCC algoritması CDMA2000 sistemi için 10 ms olan çerçeve aralığından daha az bir sürede gerçekleştirme zamanı sağlamaktadır.

Abstract

3G communication systems have been growing exponentially and used widely around the world. A smart antenna algorithm with adaptive beamforming capability is introduced for 3G communications systems. This paper presents design and implementation of a novel smart antenna algorithm referred as space code correlator (SCC). The algorithm is based on storing predetermined array response vectors, and performing code correlation with the desired user’s code and then spatial correlation of despread signal with stored array response vectors. The design methodology aims to find a beamforming weight vector that provides satisfactory SINR performance with fixed execution time so that convergence problem is avoided. SCC algorithm is implemented and compared to some other adaptive algorithms such as least mean square (LMS) and constant modulus (CM) algorithms on the different Texas Instruments (TI) TMS320C67x floating-point digital signal processors (DSP) taking into account multipath propagation conditions. The implementation steps and results pertaining weight vector estimation time and SINR performance are presented. Results show that with careful selection of DOA search window and multipath SNR level, the SCC algorithm provides implementation time less than 10 ms frame interval of CDMA2000 system.