- Katılım
- 15 May 2013
- Konular
- 1,225
- Mesajlar
- 7,437
- Çözüm
- 6
- Online süresi
- 2mo 16d
- Reaksiyon Skoru
- 6,058
- Altın Konu
- 435
- Başarım Puanı
- 349
- MmoLira
- 3,971
- DevLira
- 6
HERAKLES Otomatik Avlı kalıcı sunucu. 19 Haziran'da açılıyor. Atius & Wizard güvencesiyle hemen kayıt ol, ön kayıt ödülleri aktif. HEMEN TIKLA!
Tüm teknik modülasyon ve demodülasyon, beyaz Gauss katkılı durağan gürültü kanalında daha yüksek güç ve/veya bant genişliği verimliliği elde etmeyi amaçlar. Bant genişliği sınırlı bir kaynak olduğundan, tüm modülasyon şemalarının temel tasarım hedeflerinden biri, iletim için gereken bant genişliğini en aza indirmektir. Öte yandan, yayılı spektrum teknikleri, minimum sinyal için gereken bant genişliğinden kat kat daha büyük bir iletim bant genişliği kullanır.
Yayılı spektrum tekniğinin avantajı, birçok kullanıcının aynı bant genişliğini birbirleriyle etkileşime girmeden eş zamanlı olarak kullanabilmesidir. Bu nedenle, kullanıcı sayısı az olduğunda yayılı spektrum ekonomik değildir.
Yayılı spektrum, iletilen sinyalin frekansının kasıtlı olarak değiştirildiği ve daha yüksek bant genişliği elde edildiği bir kablosuz iletişim biçimidir.
Yayılı spektrum, Shannon ve Hartley kanal kapasitesi teoreminde açıkça görülmektedir:
C = B × log2 (1 + S/N)
Verilen denklemde, C, saniyede bit (bps) cinsinden kanal kapasitesidir ve teorik bir bit hata oranı (BER) için maksimum veri hızıdır. B, Hz cinsinden gerekli kanal bant genişliğidir ve S/N, sinyal-gürültü güç oranıdır.
Yayılı spektrum, tespit edilmesi, yakalanması veya demodüle edilmesi zor olan geniş bantlı, gürültü benzeri sinyaller kullanır. Ek olarak, yayılı spektrum sinyalleri, dar bantlı sinyallere göre daha zor engellenir (parazite uğratılır).
Yayılı spektrum sinyalleri çok geniş olduğundan, dar bantlı vericilere göre çok daha düşük spektral güç yoğunluğunda (watt/hertz cinsinden ölçülür) iletim yaparlar. Yayılı spektrum ve dar bantlı sinyaller, az veya hiç parazit olmadan aynı bandı işgal edebilir. Bu yetenek, günümüzde yayılı spektruma olan tüm ilginin ana nedenidir.
Hatırlanması Gereken Noktalar:
İletilen sinyal bant genişliği, sinyali başarılı bir şekilde iletmek için gereken minimum bilgi bant genişliğinden daha büyüktür.
Sonuçta elde edilen iletilen bant genişliğini belirlemek için genellikle bilginin kendisinden başka bir fonksiyon kullanılır.
Aşağıda iki tür yayılı spektrum tekniği bulunmaktadır:
Doğrudan Dizi ve
Frekans Atlamalı.
Doğrudan Dizi (Direct Sequence), CDMA tarafından benimsenmiştir.
Yayılı spektrum tekniğinin avantajı, birçok kullanıcının aynı bant genişliğini birbirleriyle etkileşime girmeden eş zamanlı olarak kullanabilmesidir. Bu nedenle, kullanıcı sayısı az olduğunda yayılı spektrum ekonomik değildir.
Yayılı spektrum, iletilen sinyalin frekansının kasıtlı olarak değiştirildiği ve daha yüksek bant genişliği elde edildiği bir kablosuz iletişim biçimidir.
Yayılı spektrum, Shannon ve Hartley kanal kapasitesi teoreminde açıkça görülmektedir:
C = B × log2 (1 + S/N)
Verilen denklemde, C, saniyede bit (bps) cinsinden kanal kapasitesidir ve teorik bir bit hata oranı (BER) için maksimum veri hızıdır. B, Hz cinsinden gerekli kanal bant genişliğidir ve S/N, sinyal-gürültü güç oranıdır.
Yayılı spektrum, tespit edilmesi, yakalanması veya demodüle edilmesi zor olan geniş bantlı, gürültü benzeri sinyaller kullanır. Ek olarak, yayılı spektrum sinyalleri, dar bantlı sinyallere göre daha zor engellenir (parazite uğratılır).
Yayılı spektrum sinyalleri çok geniş olduğundan, dar bantlı vericilere göre çok daha düşük spektral güç yoğunluğunda (watt/hertz cinsinden ölçülür) iletim yaparlar. Yayılı spektrum ve dar bantlı sinyaller, az veya hiç parazit olmadan aynı bandı işgal edebilir. Bu yetenek, günümüzde yayılı spektruma olan tüm ilginin ana nedenidir.
Hatırlanması Gereken Noktalar:
İletilen sinyal bant genişliği, sinyali başarılı bir şekilde iletmek için gereken minimum bilgi bant genişliğinden daha büyüktür.
Sonuçta elde edilen iletilen bant genişliğini belirlemek için genellikle bilginin kendisinden başka bir fonksiyon kullanılır.
Aşağıda iki tür yayılı spektrum tekniği bulunmaktadır:
Doğrudan Dizi ve
Frekans Atlamalı.
Doğrudan Dizi (Direct Sequence), CDMA tarafından benimsenmiştir.
Doğrudan Dizi (DS)
Doğrudan Dizi Kod Bölmeli Çoklu Erişim (DS-CDMA), kullanıcıları farklı kodlarla çoklama tekniğidir. Bu teknikte, aynı bant genişliği farklı kullanıcılar tarafından kullanılır. Her kullanıcıya kendi yayılma kodu atanır. Bu kod kümeleri iki sınıfa ayrılır:
Ortogonal Kodlar ve
Ortogonal Olmayan Kodlar
Walsh dizileri, Ortogonal Kodlar olan ilk kategoriye girerken, diğer diziler yani PN, Gold ve Kasami, kaydırma yazmaç dizileridir.
Kullanıcılara ortogonal kodlar atanır; alıcıdaki korelatörün çıktısı, istenen dizi hariç sıfır olur. Senkronize doğrudan dizide, alıcı iletilen kod dizisinin aynısını alır, böylece kullanıcılar arasında zaman kayması olmaz.
Ortogonal Kodlar ve
Ortogonal Olmayan Kodlar
Walsh dizileri, Ortogonal Kodlar olan ilk kategoriye girerken, diğer diziler yani PN, Gold ve Kasami, kaydırma yazmaç dizileridir.
Kullanıcılara ortogonal kodlar atanır; alıcıdaki korelatörün çıktısı, istenen dizi hariç sıfır olur. Senkronize doğrudan dizide, alıcı iletilen kod dizisinin aynısını alır, böylece kullanıcılar arasında zaman kayması olmaz.
DS Sinyallerinin Demodülasyonu - 1
DS sinyallerini demodüle etmek için, iletim sırasında kullanılan kodu bilmeniz gerekir. Bu örnekte, iletimde kullanılan kodu alıcı sinyaliyle çarparak iletilen sinyali elde edebiliriz.
Bu örnekte, iletim sırasında birden fazla kod (10, 110, 100) alıcı sinyaline uygulandı. Burada, iki toplama kuralı (Modül 2 Toplama) kullanılarak hesaplama yapıldı. Bu, iletim sırasında kullanılan kodla çarpılarak daha da demodüle edilir; buna ters difüzyon (de-spreading) denir. Aşağıdaki diyagramda görülebileceği gibi, verilerin dar bant (Narrow Band) spektrumuna iletimi sırasında sinyalin spektrumu dağılır.
Bu örnekte, iletim sırasında birden fazla kod (10, 110, 100) alıcı sinyaline uygulandı. Burada, iki toplama kuralı (Modül 2 Toplama) kullanılarak hesaplama yapıldı. Bu, iletim sırasında kullanılan kodla çarpılarak daha da demodüle edilir; buna ters difüzyon (de-spreading) denir. Aşağıdaki diyagramda görülebileceği gibi, verilerin dar bant (Narrow Band) spektrumuna iletimi sırasında sinyalin spektrumu dağılır.
DS Sinyallerinin Demodülasyonu − 2
Öte yandan, iletim sırasında kullanılan kodu bilmiyorsanız, demodüle edemezsiniz. Burada, farklı bir kodda (10101010) ve iletim zamanında demodülasyon yapmaya çalışıyorsunuz, ancak başarısız oldu.
Spektruma bakıldığında bile, iletim sırasında yayılıyor. Bir bant geçiren filtreden (Band Path Filter) geçirildiğinde, yalnızca bu küçük sinyal kalır ve bunlar demodüle edilmez.
Spektruma bakıldığında bile, iletim sırasında yayılıyor. Bir bant geçiren filtreden (Band Path Filter) geçirildiğinde, yalnızca bu küçük sinyal kalır ve bunlar demodüle edilmez.
Yayılı Spektrumun Özellikleri
Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, yayılı spektrum sinyallerinin güç yoğunluğu gürültü yoğunluğundan daha düşük olabilir. Bu, sinyalleri korumak ve gizliliği sağlamak için harika bir özelliktir.
İletilen sinyalin spektrumunu yayarak, güç yoğunluğunu gürültünün güç yoğunluğundan daha düşük hale getirmek mümkündür. Bu şekilde, sinyali gürültü içinde gizlemek mümkün olur. Sinyali göndermek için kullanılan kod biliniyorsa, demodüle edilebilir. Kod bilinmiyorsa, alınan sinyal demodülasyondan sonra bile gürültü içinde gizli kalacaktır.
İletilen sinyalin spektrumunu yayarak, güç yoğunluğunu gürültünün güç yoğunluğundan daha düşük hale getirmek mümkündür. Bu şekilde, sinyali gürültü içinde gizlemek mümkün olur. Sinyali göndermek için kullanılan kod biliniyorsa, demodüle edilebilir. Kod bilinmiyorsa, alınan sinyal demodülasyondan sonra bile gürültü içinde gizli kalacaktır.
DS-CDMA
DS kodu CDMA'da kullanılır. Şimdiye kadar, yayılmış spektrum iletişiminin temel kısmı açıklanmıştır. Buradan, Doğrudan Sıralı Kod Bölmeli Çoklu Erişim (DS-CDMA)'nın nasıl çalıştığını açıklayacağız.
Yayılmış spektrum olan sinyal, yalnızca iletim için kullanılan bir kodla demodüle edilebilir. Bu sayede, her kullanıcının iletim sinyali, sinyali aldığında ayrı bir kodla tanımlanabilir. Verilen örnekte, A kullanıcısının A kodlu yayılmış sinyali ve B kullanıcısının B kodlu yayılmış sinyali. Her bir sinyal alındığında karıştırılır. Ancak, ters dağıtıcı (Despreadder) sayesinde her kullanıcının sinyali tanımlanır.
Yayılmış spektrum olan sinyal, yalnızca iletim için kullanılan bir kodla demodüle edilebilir. Bu sayede, her kullanıcının iletim sinyali, sinyali aldığında ayrı bir kodla tanımlanabilir. Verilen örnekte, A kullanıcısının A kodlu yayılmış sinyali ve B kullanıcısının B kodlu yayılmış sinyali. Her bir sinyal alındığında karıştırılır. Ancak, ters dağıtıcı (Despreadder) sayesinde her kullanıcının sinyali tanımlanır.
DS-CDMA Sistemi - İleri Bağlantı
DS-CDMA Sistemi - Ters Bağlantı
Kod Yayılımı
Çapraz Korelasyon
Korelasyon, belirli bir sinyalin istenen bir kodla ne kadar hassas bir şekilde eşleştiğini ölçme yöntemidir. CDMA teknolojisinde, her kullanıcıya farklı bir kod atanır; kullanıcının atadığı veya seçtiği kod, CDMA sisteminin performansıyla ilgili olduğu için sinyali modüle etmek açısından çok önemlidir.
İstenen kullanıcıların sinyalleri ile diğer kullanıcıların sinyalleri arasında net bir ayrım olduğunda en iyi performans elde edilir. Bu ayrım, yerel olarak üretilen istenen sinyal kodu ile diğer alınan sinyallerin korelasyonu ile yapılır. Sinyal kullanıcının koduyla eşleşirse, korelasyon fonksiyonu yüksek olur ve sistem bu sinyali çıkarabilir. Kullanıcının istenen kodunun sinyalle hiçbir ortak noktası yoksa, korelasyon mümkün olduğunca sıfıra yakın olmalıdır (böylece sinyal ortadan kaldırılır); buna çapraz korelasyon da denir. Dolayısıyla, öz korelasyon (Self-Correlation) ve çapraz korelasyon (Cross-Correlation) vardır.
Aşağıdaki diyagramda, yayılma kodu A ile yayılma kodu B arasındaki korelasyonun gösterildiği, öz-korelasyon ve kod özellikleri gösterilmiştir. Bu örnekte, yayılma kodu A (1010110001101001) ve yayılma kodu B (1010100111001001) arasındaki hesaplanan korelasyon verilmiştir; aşağıdaki örnekte yapılan hesaplamalar sonucunda 6/16 elde edilmiştir.
Tercih Edilen Kodlar
CDMA'da tercih edilen kod kullanılır. CDMA sisteminin türüne bağlı olarak kullanılabilecek farklı kodlar vardır. İki tür sistem vardır –
Senkron (Senkron) Sistem ve
Asenkron (Asenkron) Sistem.
Senkron bir sistemde ortogonal kodlar (Ortogonal Kod) kullanılabilir. Bunun için asenkron sistemlerde sözde rastgele kod (Sözde Rastgele Gürültü) veya Altın kod gibi kullanılmaktadır.
DS-CDMA'da karşılıklı girişimi en aza indirmek için çapraz korelasyonu daha az olan yayılma kodlarının seçilmesi gerekir.
Senkron DS-CDMA
Ortogonal Kodlar uygundur. (Walsh kodu vb.)
Eşzamansız DS-CDMA
Sözde rastgele Gürültü (PN) kodları/Maksimum dizi
Altın Kodları
Senkron DS-CDMA
Senkron CDMA Sistemleri Noktadan Çok Noktaya Sistemlerde gerçekleştirilir. Örneğin Cep Telefonunda İleri Bağlantı (Baz İstasyonundan Mobil İstasyona).
Senkronizasyon sistemi, bire çok (noktadan çok noktaya) sistemlerde kullanılır. Örneğin, belirli bir anda, mobil iletişim sisteminde, tek bir baz istasyonu (BTS) birden fazla cep telefonuyla iletişim kurabilir (ileri bağlantı/aşağı bağlantı).
Bu sistemde, tüm kullanıcılar için iletim sinyali senkronize olarak iletişim kurabilir. Yani, buradaki "senkronizasyon", her kullanıcının sinyalinin tepesini hizalamak için gönderilebilen bir anlamdır. Bu sistemde, ortogonal kodlar kullanılabilir ve karşılıklı girişim azaltılabilir. Ortogonal kodlar, çapraz korelasyon yani 0 gibi bir işarete sahiptir.
Asenkron DS-CDMA
Asenkron CDMA sisteminde, ortogonal kodların çapraz korelasyonu kötüdür.
Baz istasyonundan gelen sinyalin aksine, mobil istasyondan baz istasyonuna gelen sinyal asenkron bir sistem haline gelir.
Asenkron bir sistemde, karşılıklı girişim bir miktar artar, ancak PN kodu veya Gold kodu gibi diğer kodlar kullanılır.
Yayılı Spektrumun Avantajları
Sinyal geniş bir frekans bandına yayıldığı için, güç spektral yoğunluğu çok düşük olur, bu nedenle diğer iletişim sistemleri bu tür iletişimden etkilenmez. Ancak, Gauss gürültüsü artar. Aşağıda Yayılı Spektrumun birkaç önemli avantajı listelenmiştir:
Çoklu yol kabul edilebilir, çünkü çok sayıda kod üretilebilir ve bu da çok sayıda kullanıcıya olanak tanır.
Yayılı spektrumda kullanıcı sınırlaması yoktur, oysa FDMA teknolojisinde kullanıcı sınırlamaları vardır.
Güvenlik - yayılan kodu bilmeden iletilen verileri kurtarmak neredeyse imkansızdır.
Azalan reddetme - sistemde geniş bant genişliği kullanıldığı için, bozulmaya daha az duyarlıdır.
Çoklu yol kabul edilebilir, çünkü çok sayıda kod üretilebilir ve bu da çok sayıda kullanıcıya olanak tanır.
Yayılı spektrumda kullanıcı sınırlaması yoktur, oysa FDMA teknolojisinde kullanıcı sınırlamaları vardır.
Güvenlik - yayılan kodu bilmeden iletilen verileri kurtarmak neredeyse imkansızdır.
Azalan reddetme - sistemde geniş bant genişliği kullanıldığı için, bozulmaya daha az duyarlıdır.
PN Dizisi
DS-CDMA sistemi, PN dizileri ve ortogonal kodlar olmak üzere iki tür yayılım dizisi kullanır. Yukarıda belirtildiği gibi, PN dizisi sözde rastgele gürültü üreteci tarafından oluşturulur. Bu, XOR kapıları ve bir kaydırma kaydedicisinden oluşan basit bir ikili doğrusal geri beslemeli kaydırma kaydedicisidir. Bu PN üreteci, hem verici hem de alıcı için özdeş bir dizi oluşturma ve gürültü rastgeleliği bit dizisinin istenen özelliklerini koruma yeteneğine sahiptir.
Bir PN dizisi, neredeyse eşit sayıda sıfır ve bir içermesi, dizinin kaydırılmış versiyonları arasında çok düşük korelasyon ve girişim ve gürültü gibi diğer sinyallerle çok düşük çapraz korelasyon gibi birçok özelliğe sahiptir. Bununla birlikte, kendisiyle ve tersiyle iyi bir şekilde korelasyon gösterebilir. Bir diğer önemli yön ise dizinin otokorelasyonudur, çünkü bu, alınan sinyal için yayılım kodunu senkronize etme ve kilitleme yeteneğini belirler. Bu mücadele, çoklu girişimi etkili bir şekilde azaltır ve SNR'yi iyileştirir. M-dizileri, Gold kodları ve Kasami dizileri bu dizi sınıfının örnekleridir.
Sözde Rastgele Gürültü (PN) dizisi, rastgele gibi görünen ancak aslında tamamen deterministik olan ikili sayılardan (örneğin 1) oluşan bir dizidir.
PN dizileri iki tür PN yayılı spektrum tekniği için kullanılır:
Doğrudan Sinyal Yayılı Spektrumu (DS-SS) ve
Frekans Atlamalı Yayılı Spektrum (FH-SS).
PN dizisini modüle etmek için PSK kullanırsanız, DS-SS elde edersiniz.
PN dizisini modüle etmek için FSK kullanırsanız, FH-SS elde edersiniz.
Bir PN dizisi, neredeyse eşit sayıda sıfır ve bir içermesi, dizinin kaydırılmış versiyonları arasında çok düşük korelasyon ve girişim ve gürültü gibi diğer sinyallerle çok düşük çapraz korelasyon gibi birçok özelliğe sahiptir. Bununla birlikte, kendisiyle ve tersiyle iyi bir şekilde korelasyon gösterebilir. Bir diğer önemli yön ise dizinin otokorelasyonudur, çünkü bu, alınan sinyal için yayılım kodunu senkronize etme ve kilitleme yeteneğini belirler. Bu mücadele, çoklu girişimi etkili bir şekilde azaltır ve SNR'yi iyileştirir. M-dizileri, Gold kodları ve Kasami dizileri bu dizi sınıfının örnekleridir.
Sözde Rastgele Gürültü (PN) dizisi, rastgele gibi görünen ancak aslında tamamen deterministik olan ikili sayılardan (örneğin 1) oluşan bir dizidir.
PN dizileri iki tür PN yayılı spektrum tekniği için kullanılır:
Doğrudan Sinyal Yayılı Spektrumu (DS-SS) ve
Frekans Atlamalı Yayılı Spektrum (FH-SS).
PN dizisini modüle etmek için PSK kullanırsanız, DS-SS elde edersiniz.
PN dizisini modüle etmek için FSK kullanırsanız, FH-SS elde edersiniz.
Frekans Atlamalı Teknoloji
Frekans atlama, yayılımın geniş bir bant üzerinde frekansta atlama yaparak gerçekleştiği bir yayılı spektrumdur. Kesin kırılma sırası, sözde rastgele bir kod dizisi kullanılarak oluşturulan bir atlama tablosu tarafından belirlenir.
Frekans atlama oranı, hız bilgisine bağlı bir fonksiyondur. Frekansların sırası alıcı tarafından seçilir ve sözde rastgele gürültü dizisi tarafından belirlenir. Frekans atlamalı sinyal spektrumunun iletimi, doğrudan sıralı sinyalin iletiminden oldukça farklı olsa da, verilerin taşınması gerekenden daha büyük bir sinyal bandına dağıtıldığını belirtmek yeterlidir. Her iki durumda da, ortaya çıkan sinyal gürültü olarak görünecektir ve alıcı, orijinal sinyali kurtarmak için iletimde kullanılan benzer bir tekniği kullanır.
Frekans atlama oranı, hız bilgisine bağlı bir fonksiyondur. Frekansların sırası alıcı tarafından seçilir ve sözde rastgele gürültü dizisi tarafından belirlenir. Frekans atlamalı sinyal spektrumunun iletimi, doğrudan sıralı sinyalin iletiminden oldukça farklı olsa da, verilerin taşınması gerekenden daha büyük bir sinyal bandına dağıtıldığını belirtmek yeterlidir. Her iki durumda da, ortaya çıkan sinyal gürültü olarak görünecektir ve alıcı, orijinal sinyali kurtarmak için iletimde kullanılan benzer bir tekniği kullanır.
