Sayısal Haberleşme

Prof.Dr.İsmail Kaya

Karadeniz Teknik Üniversitesi

Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü

İçerik

• Haberleşmeler
• Haberlşeme sistemi
• Bilgi bandına indirgenmiş kanal
• Kanal kapasitesi ve link budget analysis
• Kanal Modelleri
• Kanal denkleştirme
• Senkronizason ve kanal kestrimi
• OFDM sistemi
• Sayısal modulasyon başarımn analizleri
• Hata (kanal) kodlayıcılar

Kaynaklar

• Ziemer, “Introduction to Digital Communication”
• J.G. Proakis, “Digital Communication”
• Salehi, Proakis, “İletişim Sistemleri”
• S. Haykin, “Communication Systems”

Giriş

Uygulamalar

(Sayısal) Haberleşme Sistemi: VERİCİ

Veri Kaynağı, UYGULAMA

(Ses, Görüntü, Dosya, Algılayıcı verisi, v.s)

Kaynak Kodlayıcı

(Hufman Koding, MPEGx, Zip, RA, v.s)

Kanal Kodlayıcı

• (Hamming,
• Katlamalı,
• Turbo,
• BHC,
• Reed-Salomon
• v.s)

Verici İşlemcisi

• Paket zamanı algılama
• Paket başı, senkronizasyon işaretleri üretme
• Sayısal modulasyon

​

I,i:In phase(gerçel)

Q,q:Quadreture(sanal)

Local(yerel) osilatör

Güç Yükselteci

Anten

(Sayısal) Haberleşme Sistemi: ALICI

Hedef Verisi, UYGULAMA

(Ses, Görüntü, Dosya, Algılayıcı verisi, v.s)

Kaynak De-Kodlayıcı

(Hufman Koding, MPEGx, Zip, RA, v.s)

Kanal De-Kodlayıcı

(Hamming,

Katlamalı,

Turbo,

BHC,

Reed-Salomon

v.s)

Alıcı İşlemcisi

• (paket başı algılama,
• Örnekleme,
• senkronizasyon,
• kanal kestrimi,
• offset frekans kompenzasyonu,
• kanal denklestirme(equalizer)
• Sayısal demodulasyon)

RF DeModulator (RF Down-Converter)

Local(yerel) osilatör

AGC+LNA

Automatic Gain Controller

Low-Noise Amplifier

Anten

verici

Kanal Kodlayıcı

• (Hamming,
• Katlamalı,
• Turbo,
• BHC,
• Reed-Salomon
• v.s)

Verici İşlemcisi

• Paket zamanı algılama
• Paket başı, senkronizasyon işaretleri üretme
• Sayısal modulasyon, BPSK
• QAM vs.

​

I,i:In phase(gerçel)

Q,q:Quadreture(sanal)

Local(yerel) osilatör

Güç Yükselteci

Anten

Seri Veri

EIRP:effectife incident radiation power, alıcı tarafından gözlemlenen

etkin verici gücü (noktasal anten gücü, (isotropic radiator))

AGC+LNA

Automatic Gain Controller

Low-Noise Amplifier

Anten

alıcı

Alıcı İşlemcisi

• (paket başı algılama,
• Örnekleme,
• senkronizasyon,
• kanal kestrimi,
• offset frekans kompenzasyonu,
• kanal denklestirme(equalizer)
• Sayısal demodulasyon)

RF DeModulator (RF Down-Converter)

Local(yerel) osilatör

AGC+LNA

Automatic Gain Controller

Low-Noise Amplifier

Anten

Güç Yükselteci

Anten

Kanal Kodlayıcı

• (Hamming,
• Katlamalı,
• Turbo,
• BHC,
• Reed-Salomon
• v.s)

Verici İşlemcisi

• Paket zamanı algılama
• Paket başı, senkronizasyon işaretleri üretme
• Sayısal modulasyon, BPSK
• QAM vs.

​

I,i:In phase(gerçel)

Q,q:Quadreture(sanal)

Local(yerel) osilatör

Güç Yükselteci

Anten

Seri Veri

Alıcı İşlemcisi

• (paket başı algılama,
• Örnekleme,
• senkronizasyon,
• kanal kestrimi,
• offset frekans kompenzasyonu,
• kanal denklestirme(equalizer)
• Sayısal demodulasyon)

RF DeModulator (RF Down-Converter)

Local(yerel) osilatör

AGC+LNA

Automatic Gain Controller

Low-Noise Amplifier

Anten

Seri Veri

Bilgi bandına (baseband) indirgenmiş haberleşme kanalı

Kanal Kodlayıcı

• (Hamming,
• Katlamalı,
• Turbo,
• BHC,
• Reed-Salomon
• v.s)

Verici İşlemcisi

• Paket zamanı algılama
• Paket başı, senkronizasyon işaretleri üretme
• Sayısal modulasyon, BPSK
• QAM vs.

​

I,i:In phase(gerçel)

Q,q:Quadreture(sanal)

Local(yerel) osilatör

Güç Yükselteci

Anten

Seri Veri

Alıcı İşlemcisi

• (paket başı algılama,
• Örnekleme,
• senkronizasyon,
• kanal kestrimi,
• offset frekans kompenzasyonu,
• kanal denklestirme(equalizer)
• Sayısal demodulasyon)

RF DeModulator (RF Down-Converter)

Local(yerel) osilatör

AGC+LNA

Automatic Gain Controller

Low-Noise Amplifier

Anten

Seri Veri

Alıcıda gözlemlenen kanalı belirleyen öğeler

vericideki DAC tan alıcıdaki ADC ye kadar olan her birim

Frekans Spektrumu İndirgemesi

Verici İşlemcisi,

Sayısal Modulatör

DACi

DACq

LPF

LPF

RF Modulatör

PA

alıcı İşlemcisi,

Sayısal Modulatör

ADCi

ADCq

LPF

LPF

RF De-Modulatör

LNA+AGC

h(f)

veri

veri

0

Noise floor, No/2

No/2

No/2

V(f)=h(f).X(f)+N(f)

X(f)=(0,1)

Frekans Spektrum İndirgemesi, 2

Alıcı anten spektrumu

Alıcı anten deki

işaretin spektrumu

Baseband (bilgi bandı)

işaretin spektrumu

Doğrusal Kanal Modeli için gereksinimler

• Modulatör ve demodulatörlerin Gigbert Hücresi ile gerçekleştirilmiş olması

(Akım esaslı çarpıcılar)

• Yükselteçlerin doğrusal bölgede çalıştırılması

(Çok seviyeli modülasyonlar için , özellikle güç yükselteci, önemli)

Serbest Uzay Kayıpları

Alıcı anten çıkışındaki güç:

dB cinsinden

Serbest Uzay Kayıpları, 2

Örnek 1: d=10 km, f=900 Hz, Gt=3 dBi, Gr=3dBi için Lp=105.52 dB bulunur.

Örnek 2. https://www.pasternack.com/t-calculator-friis.aspx

​

HATA MODEL’I

Shannon Kanal Kapasitesi

SNR,dB

Bant verimliliği: C/B, bits/Hz

-1.6 dB

1

2

4

8

16

Haberleşme yapılamaz

Haberleşme bölgesi

Kısıtlamasız Shannon kapasite limiti

[1] C. E. Shannon, “A Mathematical Theory of Communication”, Bell Syst. Techn. J., Vol. 27, pp.379-423, 623-656, July, October, 1948

Kanal kapasite analizi, link budget analysis

B bant genişliği, 1/s, yada bir saniyedeki örnek sayısına dönüşür.

T ortam ısısı, eğer verilmediyse 300 K, yada 294 K alınır

F noise figure, sisteme yapılan ilave gürültü katkısı, F ≥ 1

Link Budget Analysis, 2

example 1

example 2

example 3, Murat Hoca

Link Budget �Analysis, 3

SUNU SONU

dBm ve miliwatt dönüşüm tablosu

Gilbert cell mixer / multiplier basics�

The Gilbert cell mixer topology was first used as a mixer

by Barrie Gilbert around 1967 / 68. Although Gilbert himself did not

suggest the use of the name, it is widely used to describe

this mixer circuit topology.