1 / 55

Sayısal Haberleşme Sistemleri

Sayısal Haberleşme Sistemleri. Yrd. Doç. Dr. Sultan Aldırmaz Çolak. İçerik. Temel Haberleşme Matematiği Telsiz Haberleşmede Kanal Modelleri Sayısal m odülasyon teknikleri Sönümlemeli kanallar üzerinden iletim, performans analizi Benzetim Çalışmaları

raymond-martin
Download Presentation

Sayısal Haberleşme Sistemleri

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Sayısal Haberleşme Sistemleri Yrd. Doç. Dr. Sultan Aldırmaz Çolak

  2. İçerik • Temel Haberleşme Matematiği • Telsiz Haberleşmede Kanal Modelleri • Sayısal modülasyon teknikleri • Sönümlemeli kanallar üzerinden iletim, performans analizi • Benzetim Çalışmaları • Çeşitleme (Diversity) teknikleri, MIMO • Yayılmış spektrumlu haberleşme, CDMA • Dikgen frekans bölmeli çoğullama, OFDM

  3. Kaynaklar • Bernard Sklar, Digital Communications Fundamentals and Applications, Pearson,2014. • G. L. Stuber, Principle of Mobile Communication, 2nd Ed., KluwerAcademic, 2001 • T. S. Rappaport, Wireless Communications, 2nd Ed., Prentice-Hall, 2001.

  4. Haberleşme Nedir? • Haberleşme (veya İletişim), her türlü bilgi aktarımı veya değiş tokuşu olarak tanımlanmaktadır. • Telecommunication • tele-: çok uzakta, mesafeli • com: beraber, bir arada • Modern haberleşme sistemleri: • Telefon, Radyo, Televizyon • İlkel haberleşme sistemleri: • Duman işaretleri, Davul, Flama

  5. Analog/Sayısal İşaretler • İşaret: Bilgi taşıyan fonksiyon. • Analog işaret: örneğin ses sinyallerinde olduğu gibi, bir zaman aralığının bütün anlarında tanımlanmış ve bu anlarda herhangi bir değeri serbestçe alabilen. • Sayısal işaret: belirli bir zaman aralığının bütününde değil de sadece belirli zaman anlarında tanımlanmış ve sadece belirli değerleri alabilen.

  6. Sayısal Haberleşmenin Üstünlükleri • Gürültüye Karşı Daha Dayanıklı • Yineleyicilerle uzun mesafeli iletim daha kolay • Sayısal donanım esnekliği (DSP…) • Hata kontrol kodlaması mümkün • Şifreleme • Çoğullama daha kolay ve verimli • Depolaması kolay ve ucuz • Saklama esnasında bilgi kaybı olmaz • Sayısal donanım fiyatları ucuz & ucuzlamakta

  7. Sayısal Haberleşmenin Dezavantajları • Bant genişliği fazla • Senkronizasyon gerektirmektedir

  8. Temel Haberleşme Matematiği

  9. Periyodik İşaretler Zaman Ortalaması < Zaman sınırlı işaretler için <

  10. Düzeltilmiş Güç = DüzeltilmişEnerji • Fiziksel olarak gerçeklenebilir tüm işaretler enerji işaretidir.

  11. Desibel • Örneğin işaret gücü gürültü gücünden 10 kat büyük ise 10 dB, • 100 kat büyük ise 20 dB, • 1000 kat büyük ise 30 dB işaret gürültü oranı elde edilmektedir. Sayısal haberleşme sistemlerinde SNR hesabında işaret gücü tipik olarak verici tarafında hesaplanmaktadır.

  12. Fourier Dönüşümü ve Frekans Uzayı Ters Fourier Dönüşümü

  13. Parseval’in Teoremi E=

  14. Konvolüsyon

  15. Güç Spektral Yoğunluğu (PSD)

  16. Özilinti (Otokorelasyon) • Özilinti bir işaretin farklı zaman gecikmeleri altında kendine • ne kadar benzediğinin bir ölçütüdür Tamamen rasgele bir işaretin özilinti fonksiyonu

  17. Güç Spektral Yoğunluğu ile Özilinti fonksiyonu arasındaki ilişki BeyazGürültü

  18. Fourier Serileri Herhangi bir işaretin, sınırlı bir <t< aralığındaki karmaşık Fourier serisi açılımı s şeklinde gösterilebilir. Karmaşık Fourier katsayıları:

  19. Periyodik işaretlerin spektrumu periyodu ile periyodik s(t) işaretinin frekans spektrumu

  20. Bozunumsuz İletim

  21. Bant-sınırlı İşaretler , |f|>=B

  22. Darbe Özilinti: PSD:

  23. Bant Genişliği • a)Yarıgüç veya 3dB bat genişliği • b)Gürültü eşdeğer veya eşdeğer dikdörtgensel bant genişliği • c) Sıfırdan sıfıra BW • d) %99 güç bant genişliği • e)Sınırlı güç spektral yoğunluğu bant genişliği • f)Mutlak bant genişliği

  24. Haberleşme Sistemi Kanalda olabilecek bozulmalara karşı önlem alınır Veriyi sıkıştırır. Bozucu etkiye sahiptir (gürültü, sönümleme, girişim) İletişim Kanalı

  25. Çoklu Erişim Teknikleri • 1. Frequencydivisionmultipleaccess, FDMA • 2. Time divisionmultipleaccess, TDMA • 3. Codedivisionmultipleaccess ,CDMA • 4. Orthogonalfrequencydivisionmultiplexingaccess, OFDMA • 5. Space divisionmultipleaccess, SDMA

  26. Kullanım Yerleri • 1. nesil hücreler FDMA • 2. nesil hücreler TDMA, FDD • 3. nesil hücreler CDMA

  27. FFT ve zero-padin önemi

  28. Genlikleri sırasıyla 0.7 ve 1 olan, 50 ve 120 Hz frekans değerlerine sahip 2 sinüzoidal işaretin toplamının frekans gösterimi

  29. Hücresel İletim • Downlink: Aşağı yönlü bağlantı • Uplink: Yukarı Yönlü bağlantı

  30. Kanal Modelleri Kanal modelleme • Hata performansı • Verimli band genişliği açısından önemlidir. Gezgin haberleşme için kullanılan kanal, çarpımsal işlem yaptığından dolayı sinyali bozuyor. Önemli kanal parametreleri: • LoS: Line of Sight • AWGN

  31. Bozucu Etkiler-I • Yansıma (Reflection): Gönderilen işaretler dağ, bina gibi büyük cisimlere çarpıp alıcıya gelmesi,

  32. Bozucu Etkiler-II • Saçılma (Scattering): Ortamda çok büyük olmayan nesneler varsa (yapraklar gibi) • Kırılma (Difflaction):Ortamda keskin köşeli nesneler dalganın yön değiştirmesine sebep olur.

  33. İşaretlerin Karmaşık Gösterimleri-I • ve s(t)’nin karmaşık fazı ya da alçak geçiren eşdeğeri

  34. İşaretlerin Karmaşık Gösterimleri-II Özellik: • (+ Örnek: =3+4j; • (+

  35. Frekans Spektrumu-I +

  36. Frekans Spektrumu-II ( Kanal Band Sınırlı Band Geçiren Sistem Alçak Geçiren Eşdeğer Kanal

  37. Receive Hareketlilikten Kaynaklanan Doppler Kayması-1 Transmit time time for each path Doppler Shift Frequency (Hz)

  38. DopplerKayması-II

  39. Rasgele Değişen işarette; • Özilişki fonksiyonu bulunur. • Bu fonksiyonun Fourier Dönüşümü bize Güç Spektrumunu verir (Watt/Hz)

  40. Alınan İşaretin Modellenmesi-I Alınan işaret zaman 100m yol farkı zaman gecikmesini verecektir:

  41. Alınan İşaretin Modellenmesi-III • Çok küçük zaman gecikmeleri bile sisteme ciddi miktarda faz getirir. • 900Mhz için dalga boyu yaklaşık • 1 ns’de bu dalgaboyu • =30 cm • 1ns lik gecikme dalgayı 1 geciktiriyor.

  42. Kanalın Birim Dürtü Yanıtı

  43. Tüm yolları alınan sinyalde gösterelim İletilen Alınan time zaman

  44. Örnek Gecikme Değerleri Kanal

  45. Re{.} LPF LPF kanal …zamanda gecikme zayıflama paths …frekansta kayma…

  46. Alınan İşaretin Modellenmesi-II • iken Kanaldan gelen etki N toplam yol sayısı n. Yola ilişkin zaman gecikmesi zamana bağlı n. Yola ilişkin sönümleme katsayısı

  47. Alınan İşaretin Modellenmesi-II ) Sistem; Doğrusal mı? Zamanla değişmez mi? Kanal Doğrusal ve Zamanla değişen sistem Telsiz haberleşme sistemlerinde kanal zamanla değişiyor

  48. Alınan İşaretin Modellenmesi-III • Sistemin impulse yanıtı • şeklinde tanımlanır. • yi r(t)’de yerine yerleştirdiğimizde; • }

  49. yani • Tek bir sinüzoidal gönderdik, karşılığında N adet sinüzoidal elde ettik.

More Related