Bu sunumda çoklu giriş çoklu çıkış haberleşme sistemini, performans ve kapasite hesaplamalarını inceledim. Ayrıca matlab örneklerinde değişik SNR ve anten sayısına göre hata oranına göz attım. Hoca düşük not verdi yalnız. Boşa gitmesin diye yükleyim başkalarıda yararlansın dedim. Vicdansız

1. HAREKETLİ HÜCRESEL HABERLEŞME
SİSTEMLERİNDE ÇOKLU ERİŞİM TEKNİKLERİ
ÖDEV 4
WCDMA MIMO COMMUNUCATION HESAPLAMALARI
EKREM KORKMAZ
17505010

2. Haberleşme Sistemleri
• Haberleşme sistemleri alıcı ve verici anten sayılarına göre 4 tane
kategoriye ayrılmıştır.
• SISO – Single Input Single Output system – 1 Tx anten , 11 Rx anten
• SIMO – Single Input Multiple Output system – 1 Tx anten, NRNR Rx
anten (NR>1NR>1)
• MISO – Multiple Input Single Output system – NTNT Tx anten, 1 Rx
anten (NT>1NT>1)
• MIMO – Multiple Input Multiple Output system – NTNT Tx
anten, NRNR Rx anten (NT,NR>1NT,NR>1)

4. MIMO Nedir?
• MIMO çok yollu sönümleme etkisini azaltma ve kapasite artırma için
kullanılan birden fazla alıcı ve verici anten kullanılan bir metottur.
• MIMO’dan Beklenenler Nitelikler
- Yüksek data iletim hızı sağlamak.
- İyi oranda QoS sağlayabilen yüksek hız linkleri oluşturmak.
Kaliteyi artırarak hata oranını en aza çekmek.
- Kanal kapasitesini artırmak.

5. Örnek MIMO Sistemi

6. Alınan ve Gönderilen Sinyal Arasındaki İlişki
• y = H*s + n
• s: İletilen işaret vektörü
• H: Kanal vektörü-matrisi yani NxM’lik matrisli kanalın cevabı
• y: Alıcıda alınan işaret vektörü
• n: Kanalın gürültü vektörü
• N: Verici anten sayısı
• M: Alıcı anten sayısı

9. MIMO Kanal Kapasitesi
• Kanal kapasitesi, bir kanal kullanımı süresince kanaldan
gönderilebilecek olan maksimum bilgi miktarı olarak ifade
edilmektedir.
• Shannon ikinci teorimi gürültülü kanalların etkisinin azaltılabileceğini
göstermektedir.

10. MIMO Kanal Kapasitesi
• C: Kanal Kapasitesi (bit/saniye)
• B: İletim bit oranı (Hz)
• P: Alınan işaretin gücü, Eb*Rb (W)
• N0: Gürültü yoğunluğu (W/Hz)
• Eb: Ortalama bit enerjisi
• Rb: Bit iletim oranı

11. MIMO Kanal Kapasitesi
• Pratikte zamanla değişene ve rastgele sönümlemeli kablosuz
haberleşme kanallarında, kapasite aşağıdaki gibi ifade edilebilir:

12. Spektrum Verimliliği
• Spektrum verimliliği verilen bant genişliğinde gönderilebilen bilgi
oranına denir.

13. Çıkarım
• Buna göre kanal kapasitesinin ve spektral verimliliğin kullanılan alıcı ve
verici anten sayısı ile doğru oranda attığı söylenebilir.

14. MIMO’da Performans Geliştirme Teknikleri
• Çeşitlilik Kazancı
• Çoğullama Kazancı
• Yan Hücre ile Çakışma Engelleme kazanç
• Dizi Kazancı

15. Çeşitlilik Kazancı
• Sistemde birden çok anten olması sebebiyle ortamda farklı yayılma
yolları vardır. Sistemin güvenilirliğini artırmak amacı ile aynı datayı
farklı yollardan gönderebiliriz. Bu yönteme çeşitlilik denir.
• Kapsama alanı ve QoS artışı sağlar.

16. Çeşitlilik Kazancı
• d: Çeşitlilik kazancı
• R: İletim oranı
• Pe(R,SNR): Verilen SNR’da ki BER(Bit Hata Oranı - Bit Error Rate)

17. • Çeşitlilik kazancı eğrilerin yükseklikleri olarak gösterilmiştir.
• Çeşitlilik derecesi: Bağımsız sönümleme yolu sayısına denir. (NxM)

18. Çoğullama Kazancı
• Sistemdeki data oranını yükseltmek için ise datanın farklı parçalarını
farklı yollardan gönderebiliriz. Bu yönteme ise çoğullama denir.

19. Yan Hücre ile Çakışma Azaltma
• N-1 tane çakışma N tane verici anten kullanılarak önlenebilir.
• M-1 tane çakışma M tane alıcı anten kullanılarak önlenebilir.

20. Dizi Kazancı

21. Dizi Kazancı
• Prensip: En iyi dizi kazancını sağlamak için bir anten tarafından
maksimum eigenmode kullanılarak iletim sağlanmalıdır.
• Eigenmode: Dalgalanan bir sistemde ki normal titremelerden biri.
• Bu yöntem ile alınan sinyal SNR’ında iyileşme sağlanır.

22. • Çeşitlilik Kazancı: Kapsama alanı ve QoS artışı sağlar.
• Çoğullama Kazancı: Spektral verimlilik artışı sağlar.
• Yan Hücre Çakışma Azaltması: Hücre kapasite artışı sağlar.
• Dizi Kazancı: Kapsama alanı ve QoS artışı sağlar.

23. 1. MATLAB ÖRNEĞİ
• Alıcı/verici anten sayıları ve SNR değerlerine göre hata oranları
incelenmiştir.

25. SNR(dB) #Tx #Rx FER(Frame Error Rate)
0 1 1 1
0 1 2 0.9843
0 2 1 1
0 2 2 0.9766
0 3 2 0.9804
0 2 3 0.8803
0 3 3 0.8319
0 4 3 0.7692
0 3 4 0.5714
0 4 4 0.507600
10 1 1 0.646800
10 2 2 0.012090
10 3 2 0.002478
10 2 3 0.000969
10 3 3 0.000197
10 3 4 0
10 4 3 0
10 4 4 0
15 2 2 0

26. 2. MATLAB ÖRNEĞİ
• Çeşitliliğin incelendiği matlab örneğinde giriş parametreleri şöyledir:
• EbNo: 20 dB
• N: max 2
• M: max 2
• H: (frame uzunluğu, N, M)

28. Parametre Değişikliği
• N: max 4
• M: max 4
• EbNo: 12 dB

30. • 1. tabloda çeşitlilik oranı 2’dir. Buna göre alıcı ve verici anten sayısı
arttıkça aynı SNR’daki hata oranı azalır. SNR-BER oranı sıralaması
şöyledir: SIMO > MISO > SISO
• 2. tabloda ise çeşitlilik oranı 4’tür. Ve buna göre ise SNR-BER oranı
sıralaması şöyledir: SIMO > MIMO > MISO > SISO
• Çıkarım: Anten sayısı arttıkça hata oranı azalır ve SNR oranı artar.
Fakat bu oranlar anten sayılarına ve teorik hesaplamalara göre
MIMO-SIMO-MISO arasında değişebilir.

31. SONUÇ
• Anten sayısı arttıkça hata oranı ciddi derecede azalır.
• Bu oranlar bazı anten sayısı değerleri için göre MIMO-SIMO-MISO
arasında değişebilir.
• MIMO kanalları dizi, çeşitlilik, çoğullama ve yan hücre çakışma
önleme kazançları olmak üzere 4 kazanç sunar.
• Bu kazançlar arası denge ayarlanarak maksimum seviyede QoS,
kapsama alanı ve hücre kapasitesi elde edilebilir.
• MIMO sistemleri gelecek jenerasyon kablosuz şebekeler için etkili
çözümler sunar.

32. KAYNAKÇA
[1] Mehmet Tuğrul TAŞ, “ÇOKLU GİRİŞ ÇOKLU ÇIKIŞ SİSTEMLERİNİN
İNCELENMESİ ve İLETİM ÇEŞİTLEME YÖNTEMLERİNİN BİLGİSAYARLI
BAŞARIM ANALİZİ” (Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi, 2009)
[2] Multiple Input Multiple Output Systems, erişim 19.12.2017,
https://www.slideshare.net/onecolorheart/mimo-27536782
[3] An Overview of MIMO Systems in Wireless Communications, erişim
19.12.2017,
https://lr.ttu.ee/irm/sideseadmete_mudeldamine/overview_of_MIMO
_systems_in_wireless_communications.pdf