Çoklu Erişim Teknikleri

ÇOKLU ERİŞİM TEKNİKLERİ
1. GİRİŞ
Çoklu erişim teknikleri hakkında bilgi vermeden önce, çoklama/çoğullama
hakkında bir kaç şey söylemekte fayda var. Bilginin, aynı iletim ortamı kullanılarak birden
çok kaynaktan yine birden çok alıcıya iletilmesine çoklama veya çoğullama denir. Bu
döküman içerisinde bundan böyle çoklama terimi kullanılacaktır.
İletim ortamının aynı olması hızların da aynı olmasını gerektirmez. Örneğin bir
koaksiyel kablo üzerinden çok hızlı data haberleşmesi yapılabileceği gibi aynı anda düşük
hızlı telgraf haberleşmesi de yapılabilir. İletim ortamı olarak basit bir kablo çiftinden derin
uzay boşluğuna kadar pek çok ortam kullanılabilir. Gittikçe küçülen dünyada artan
haberleşme ihtiyacını karşılayabilmek için çoklu iletişim tekniklerini kullanmak, yeni
teknikler geliştirmek şart olmuştur. TDMA ve FDMA gibi klasik çoklu iletişim yanında
CDMA, HF-CDMA, DA-TDMA, DAMA gibi yeni yöntemler de kullanılmaktadır. Çoklu
erişimi aşağıdaki şekiller yardımıyla daha basit olarak açıklamak mümkündür.
f
A
B
C
D
E
t
Şekil 1. TDMA (Time Division Multiple Access)
Şekil 1 de görüldüğü gibi zaman paylaşımlı çoklu erişim tekniğinde her kullanıcı farklı
zamanlarda frekans bandının tamamını kullanmaktadır.
f
A
B
C
D
E
t
Şekil 2. FDMA (Frequency Division Multiple Access)
Şekil 2 de görüldüğü gibi frekans paylaşımlı çoklu erişim tekniğinde her kullanıcı frekans
bandının farklı bir bölgesini kullanmaktadır. CDMA (Kod Paylaşımlı Çoklu Erişim)
tekniğinde ise zaman ve frekans bandını her kullanıcı istediği gibi kullanabilmektedir.
Önemli olan nokta kullanıcı kodlarının birbirine dik olmasıdır. Böylece farklı kullanıcılar
birbirini rahatsız etmeden haberleşebilirler. Kullanıcı sayısı birbirine dik kod sayısı ile
sınırlı olmaktadır.
f
B
A
C
D
E
t
Şekil 3. CDMA (Code Division Multiple Access)
2. ZAMAN PAYLAŞIMLI ÇOKLU ERİŞİM (TDMA)
Zaman paylaşımlı sistemlerde birbirinden bağımsız pek çok kaynaktan gelen
bilgiler aynı ortam üzerinden fakat farklı zamanlarda iletilirler. Her kaynak sırayla
örneklenerek zaman domeninde seri datalar elde edilir. Örnekleme frekansı, en hızlı
değişen kaynak frekansına ve örnekleme teoremine uygun olarak seçilir. Eğer bütün bilgi
kaynakları aynı özelliklere sahip ise (hepsi ses), aynı örnekleme frekansı kullanılabilir.
Farlı özellikte kaynaklar var ise bunlar kendi benzerleri ile çoklanıp, belli bir
hıza
çıktıktan sonra diğer gruplarla çoklanabilirler. İlerde göreceğimiz gibi ard arda pek çok
çoklama yapmak gerekli olabilmektedir. Yapılan her çoklamadan sonra data hızı da
artmaktadır. Çoklama sınırını belirleyen en önemli etken iletim ortamının özelliğidir. Eğer
iletim ortamı çok geniş bantlı ise (fiber-optik kablo gibi) çok daha yüksek data hızlarına
çıkılabilir. Bu da aynı iletim ortamından çok daha fazla kaynağa ait bilginin iletilmesi
demektir. Band genişliği düşük iletim ortamlarında düşük hızlarda çalışmak gereklidir.
Daha kolay anlaşılabilmesi açısından aşağıdaki şekilde basit bir TDMA sistem ve
dalga şekilleri verilmiştir.
f1(t)
f1(t)
AGS
f2(t)
f3(t)
Tö
f2(t)
Tö
AGS
İletim
Ortamı
:
:
:
f3(t)
AGS
:
:
:
fn(t)
AGS
Şekil 4. TDM sistem blok şeması
fn(t)
f1(t)
t
f2(t)
t
:
:
:
fn(t)
t
fTDM(t)
2
2
n
1
…
1
1
…
2
n
1
n
…
2
2
1
n
2
1
…
…
…
t
1
n
n
Şekil 5. TDM sistemde dalga şekilleri
Şekil 4'te görüldüğü gibi verici tarafta bağımsız kaynaklar f1(t), f2(t), …, fn(t)
sırayla örneklenmektedir. Bu örnekler iletim ortamı üzerinden (uygun modülasyon yöntemi
ile) alıcı tarafa aktarılmaktadır. Alıcı tarafta vericideki örnekleme anahtarıyla senkron
olarak çalışan başka bir anahtar yardımıyla örnekler istenilen AGS (alçak geçiren süzgeç)
girişine uygulanırlar. Burada AGS'nin görevi zaman domeninde örneklenmiş olarqak
bulunan işaretin zarfını elde etmektir.
TDMA sistemlerde modülasyon yöntemi olarak daha çok PCM (Pulse Code
Modulation)
ve
PAM
(Pulse
Amplitude
Modulation)
kullanılır.
Diğer
darbe
modülasyonları için de TDM kullanmak mümkündür. PPM (Pulse Position Modulation) ve
PDM (Pulse Duration Modulation) yöntemlerinde ardışıl darbelerin üst üste binmemesi
sağlanmalıdır. Çünkü, bu modülasyon türlerinde darbelerin yerleri ve genlikleri
değişkendir.
Darbe genlik modülasyonu için, darbeleri daha dar yaparak çoklanacak işaret
sayısını arttırmak mümkün olmakla beraber, bu işlem modülasyonlu işaretin bant
genişliğini de arttıracağından iletim ortamının böyle bir işareti iletmeye uygun olup
olmadığı göz önünde tutulmalıdır.
TDM yönteminin özellikle FDM yöntemine göre bazı üstünlüklerinden
bahsetmeden geçmeyelim. TDM'in donanım olarak gerçekleştirilmesi daha kolaydır.
FDM'de her kanal değişik bant kapladığı için özellikle alıcı tarafta her kanal için değişik
bant geçiren filtre gerektirir. Oysa TDM sistemlerde her kanal için aynı devre kullanılır.
Diğer bir üstünlüğü ise kanallar arası girişimin düşük olmasıdır. FDM sistemlerde özellikle
yükselteçlerin lineer olmaması harmonik bozulmaya neden olur. Bu da kanallar arası
girişimi doğurur. TDM sistemlerde yükselteçlerin lineer olmaması böyle bir şeye neden
olmaz. Eğer iletim ortamının bant genişliği yeterli değilse ancak o zaman kanallar arası
girişim meydana gelir.
Örnekleme ile işaretin taşıdığı bilgi değeri küçülmemekle birlikte, örneklenmiş
işaretin enerjisi asıl işaretin enerjisinin çok küçük bir bölümü olur. Bu yüzden örneklenmiş
işaretin SNR'si (işaret/gürültü oranı) asıl işaretin SNR'sine göre düşüktür. Bu olumsuzluğu
ortadan kaldırmak için alıcı tarafta tutma devresi kullanılır. Alıcı bir örneği alırken bir
kondansatör dolar. Aynı işaretin bir sonraki örneği gelene kadar kondansatör bir önceki
örnek değerini saklar. Böylece asıl işaretin basamaklı bir benzeri elde edilmiş olur.
TDMA'de en yaygın olarak kullanılan modülasyon türünün PCM olduğunu daha
önce belirtmiştik. Bu konuya değinmeden önce sayısal işaret hiyerarşilerine bir göz atalım.
Aşağıdaki şekilde telefon haberleşmesi için Japon, ABD ve Avrupa'nın kullandığı
hiyerarşiler verilmiştir.
JAPON
ABD
5. Mertebe 397.2 Mbit/s
AVRUPA
564.992 Mbit/s
X4
X4
4. Mertebe 97.728 Mbit/s
274.176 Mbit/s
X3
X4
X6
3. Mertebe 32.064 Mbit/s
44.736 Mbit/s
X5
2. Mertebe
139.264 Mbit/s
34.368 Mbit/s
X4
X7
6.312 Mbit/s
8.448 Mbit/s
X4
X4
1. Mertebe
1544 kbit/s
2048 kbit/s
X30
X24
Temel Kanal
64 kbit/s
Şekil 6. Sayısal işaret hiyerarşileri
Telefon haberleşmesinde bir kanalın bant genişliği 4kHz olarak alınır. PCM'de
örnekleme frekansı 8kHz dir. Her örnek 8 bit ile kodlanmaktadır. Böylece bir tek kanalın
data hızı 64 kbit/s olur. 1. mertebede 30 kanal çoklanarak 2048 kbit/s hız elde edilir.
Çerçeve senkronlama ve kanal işaretleşme bilgilerini taşıyan 0. ve 31. kanal ile kanal sayısı
32 dir. 2. mertebede ise 4 tane 2048 kbit/s hat çoklanarak 8.448 Mbit/s hıza ulaşılır.
Böylece çoklanan kanal sayısı 120 olmuştur. 3.mertebede 4 tane 8.448 Mbit/s hat
çoklanarak 34.368 Mbit/s hız elde edilir. Çoklanan kanal sayısı da 480 dir. 4. mertebede ise
yine 4 tane 34.368 Mbit/s hat çoklanarak 139.264 Mbit/s hıza ulaşılır. Çoklanan kanal
sayısı da 1920 olmuştur artık. 5. mertebe sistem eğer iletim ortamı fiber-optik kablo ise
kullanılır. 5. mertebede 4 tane 139.264 Mbit/s hat çoklanarak 564.992 Mbit/s data hızı elde
edilir. Sonuçta çoklanan kanal sayısı da 7680 olur. TDM sistemlerin dışında bir iletim
ortamından bu sayıda kanalı iletebilecek sistem olmasa gerek. FDM sistemler maksimum
2700 kanal iletebilmektedirler.
Biraz da PCM'in nasıl yapıldığından bahsedelim. PCM, analog kaynak işaretinin
sayısala dönüştürülmesinde kullanılan bir yöntemdir. Bu yöntem üç ana işlemden oluşur.
Örnekleme, kuantalama ve kodlama. Örnekleme işlemi analog kaynaktan çok kısa süreli
örneklerin düzgün aralıklarla alınmasıdır. Örnek süresi o kadar kısadır ki değeri sabit
olarak kabul edilebilir. Analog işaretten alınan örnek sonsuz sayıda değer alabilir. Böyle
bir işareti kodlamak için de sonsuz sayıda bit kullanmak gerekir. Böyle bir imkan
olmadığına göre yapılacak iş örneklerin alabileceği değer sayısını sınırlamaktır. Yani
örnekler kademelendirilir. Bu işleme kuantalama denir. Her örnek kuantalandıktan sonra
ikili sayılarla kodlanır. Böylece analog işaret sayısala dönüştürülmüş olur. Elde edilen
sayısal işaret seri hale getirilerek iletim ortamı üzerinden alıcıya iletilir. Alıcıda bu sayısal
işareti yorumlayarak kuantalanmış işareti tekrar elde edecek bir kod çözücü bulunur. Bu
işaret daha sonra ilk kaynak işaretine benzeyecek şekilde filtrelenir.
PCM sistemleri için CCITT tarafından belirlenen önemli öneriler aşağıda
verilmiştir:
Örnekleme hızı: Örnekleme için önerilen nominal değer 8 kHz dir. Bu hızdaki
tolerans ±50ppm olmalıdır.
Kodlama kanunu: Uluslararası devreler için her örnekte 8 adet ikili kod
kullanılmaktadır. Yani bir örnek 8 bit ile kodlanmaktadır. Kodlama için A kanunu
kullanılmaktadır.
Boş kanal gürültüsü: Kanal giriş ve çıkış uçları nominal empedans (600 Ω) ile
kapalı iken boş kanal gürültüsü –65 dBm'i aşmamalıdır.
Kanallararası diyafoni: 700-1100 Hz aralığında ve 0 dBm seviyede sinüsoidal bir
işaret bir kanalın girişine uygulandığında, diğer kanalların çıkış uçlarından alınan diyafoni
seviyesi –65 dBm'i aşmamalıdır.
Biraz da PCM'in çerçeve yapısından söz edelim. TDM yönteminde bir kanaldan
alınan iki örnek arasındaki zaman aralığı çerçeve olarak tanımlanır. Çerçeve, sistemdeki
kanal sayısı kadar zaman dilimine ayrılır. Her zaman diliminde örneği temsil eden 8 bite
karşı gelen 8 darbe iletilir. İlk 15 kanal 1-15, son 15 kanal ise 17-31 arası zaman
dilimlerine yerleştirilir. 0 ile tanımlanan ilk zaman dilimine 8 bitten oluşan sabit bir
senkronlama sözcüğü yerleştirilir. Bu sözcük alış ile veriş arasındaki senkronlamayı sağlar.
İşaretleşme bilgileri de 16. zaman diliminde gönderilir. Böylece bir çerçeve 32 zaman
diliminden oluşur. 16 çerçeve ise bir çoklu çerçeveyi oluşturur. Her çerçeve 125 μs ve her
çoklu çerçeve 16x125 μs =2ms olur. Şekil 7 de çerçeve yapısı, Şekil 8 de ise çoklu çerçeve
yapısı görülmektedir.
Zaman
Dilimi No:
0
1
2
……
15
16
17
31
0
1
Konuşma
İşaretleşme
Çerçeve
senkronlama
1
30
t
Konuşma
Kanal No:
……
2 …….. 15
16
…….. 29
30
1
1 zaman dilimi = 3.9 μs
1 çerçeve = 125 μs
Şekil 7. PCM çerçeve yapısı
Şekil 7 ve Şekil 8 de de görüldüğü gibi kanallara ait işaretleşme bilgileri 16. zaman
diliminde iletilmektedir. Her kanal için 4 bit işaretleşme bilgisi gönderilir. 1. çerçevede 1.
ve 16. kanala ait işaretleşme bilgileri, 2. çerçevede 2. ve 17. kanala ait işaretleşme bilgileri
ve devamında 15. çerçevede 15. ve 30. kanala ait işaretleşme bilgileri iletilir.
Çerçeve no:
0
Çoklu çerçeve senkronlama sözcüğü
1
Kanal 1
Kanal 16
2
Kanal 2
Kanal 17
3
Kanal 3
Kanal 18
4
Kanal 4
Kanal 19
:
:
:
:
:
14
Kanal 14
Kanal 29
15
Kanal 15
Kanal 30
0
1 çoklu çerçeve
16x125 μs = 2 ms
Çoklu çerçeve senkronlama sözcüğü
1
Şekil 8. Çoklu çerçeve içindeki 16. zaman dilimi
3. FREKANS PAYLAŞIMLI ÇOKLU ERİŞİM (FDMA)
Gönderilecek işaretin band genişliği genellikle iletim ortamının band genişliğinden
oldukça küçüktür. Bu yüzden bir iletim ortamını tek bir işaretin gönderilmesi için tahsis
etmek pek uygun olmaz. Hele hele uzay gibi bir iletim ortamının tek bir kullanıcı
tarafından kullanılması hiç düşünülemez.
Aynı frekans bandını kapsayan birçok işaretin tek bir iletim ortamından
gönderilmesinin bir çaresi de bu işaretlerin frekans bandındaki yerlerini kaydırmaktır.
Böylece frekans domeninde farklı yerler kaplayan işaretler zaman domeninde toplanarak
bir tek iletim ortamı üzerinden alıcı tarafa gönderilmiş olurlar. Alıcı tarafta bu işaretler
süzgeçler yardımıyla birbirlerinden ayrılabilirler. Daha sonra bu işaretler yeniden ilk
kapsadıkları frekans bandına kaydırılırlar. Böylece gönderilen işaretler yeniden elde
edilmiş olur.
İşaretlerin frekans domeninde farklı bölgelere kaydırılması işlemi modülasyondan
başka bir şey değildir. Modülasyon yardımı ile hem işaretlerin bandı kaydırılmaktadır hem
de işaretler iletime uygun bir hale getirilmektedir. Düşük frekanslarda anten boyutlarının
ne kadar büyük olacağı düşünülürse modülasyonun gerekliliği daha iyi anlaşılır.
f1(t)
f1(t)
BGS w1
w1
f2(t)
w1
İletim
Ortamı
f2(t)
BGS w2
w2
w2
:
:
:
:
fn(t)
fn(t)
BGS wn
wn
wn
Şekil 9. FDMA (Frequency Division Multiple Access)
F1(f)
F2(f)
Fn(f)
……
fm
f
fm
f
f
fm
FFDMA(f)
……
w1
w2
wn
f
Şekil 10. Kaynak işaretlerinin ve çoklanmış işaretin spektrumları
Şekil 10 da spektrumları verilen f1(t), f2(t), … fn(t) kaynak işaretleri frekans
bandında birbirleriyle çakışmayacak şekilde uygun taşıyıcılarla modüle edilerek toplanıp
iletim ortamına verilirler. Alıcı tarafta ise değişik merkez frekanslı BGS (band geçiren
süzgeç)'ler yardımıyla işaretler birbirlerinden ayrılırlar. Daha sonra vericide modüle
edildikleri taşıyıcılarla tekrar çarpılarak ilk bandlarına indirilirler. Böylece orijinal işaretler
yeniden elde edilmiş olur. Burada, verici ve alıcı tarafta kullanılan taşıyıcıların senkron
olması gerekmektedir. Bu ise vericiden alıcıya referans bir sinüzoidal işaret (308 kHz)
gönderilerek yapılır. Ayrıca kullanılan süzgeçlerin de kaliteli olmaları gerekir.
FDM tekniği tamamen analog bir çoklama tekniğidir. FDM sisteme giren bilgi
analogdur ve iletim boyunca analog olarak kalır. FDM hiyerarşisinin temelini kanal
oluşturur. Kanal bandı 0-4 kHz aralığını kapsayan banttır.
4 kHz band genişliğine sahip 3 adet kanal sırasıyla 12, 16 ve 20 kHz taşıyıcılarla
modüle edilerek 12-24 kHz bandını kaplayan bir pregrup (öngrup) elde edilir. Burada
kullanılan modülasyon çeşidi taşıyıcısı bastırılmış üst yan bant genlik modülasyonudur.
Bundan sonraki kademelerde alt yan bant alınmaktadır.
20 kHz
0
4 kHz
16 kHz
0
4 kHz
12 kHz
24 kHz
12 kHz
0
4 kHz
Şekil 11. Kanal modülasyonu ve öngrup oluşumu
Daha sonra 12-24 kHz bandındaki 4 adet öngrup sırasıyla 84, 96, 108 ve 120 kHz
taşıyıcılarla modüle edilerek 60-108 kHz bandını kapsayan ve 12 kanal ihtiva eden grup
elde edilir.
120 Khz
12 kHz
24 kHz
108 Khz
84.08 kHz
12 kHz
24 kHz
96 Khz
60 kHz
12 kHz
108 kHz
24 kHz
84 Khz
12 kHz
24 kHz
Şekil 12. Öngrup modülasyonu ve grup oluşumu
Elde edilen grup işaretine bir de 84.08 kHz frekanslı bir sinüzoidal işaret enjekte
edilir. Grup pilotu olarak adlandırılan bu işaretin görevi, alıcı tarafta kanalların ne kadar
zayıfladığı ve ne kadar bozulmaya uğradığı hakkında bilgi vermektedir. Seviyesi işaret
seviyesinden 20 dB daha düşüktür. Alıcı tarafta işaret seviyesi –53 dB, pilot seviyesi –73
dB olsun istenir. Buna göre gerekli kuvvetlendirme işlemleri yapılır.
612 kHz
60 kHz
108 kHz
60 kHz
108 kHz
60 kHz
108 kHz
60 kHz
108 kHz
60 kHz
108 kHz
564 kHz
411.92 kHz
516 kHz
468 kHz
312 kHz
552 kHz
420 kHz
Şekil 13. Grup modülasyonu ve süpergrup oluşumu
Daha sonra 60-108 kHz bandını kaplayan 5 adet grup, Şekil 13 de görüldüğü gibi
modüle edilerek 60 kanal kapasiteli, 312-552 kHz bandını kaplayan ve 240 kHz band
genişliğine sahip olan süpergrup elde edilir. Pilot işareti ise 411.92 kHz dir.
Bir sonraki adımda 15 adet süpergrup uygun taşıyıcılarla modüle edilerek (1.
süpergrup modüle edilmeden alınır) 900 kanal kapasiteli 312-4028 kHz bandını kaplayan
ve band genişliği 3.716 MHz olan 1. mastergrup elde edilir. Buraya kadar çoklanan
işaretler arasında güvenlik bandı bırakılmamaktaydı. Fakat bu noktadan itibaren
süpergruplar arasında 8 kHz güvenlik bandı bırakılmaktadır. (1. süpergrup ile 2. süpergrup
arasında 12 kHz güvenlik bandı vardır.) Çünkü frekans yükseldikçe hassas süzgeç yapımı
zorlaşmaktadır. 1. mastergrup pilotu ise 1552 kHz dir.
Süpergrup modülasyonunu ve mastergrup oluşumunu gösteren şekil aşağıdadır.
4340 kHz
312 kHz
552 kHz
312 kHz
552 kHz
4092 kHz
3844 kHz
1552 kHz
312 kHz
552 kHz
:
:
:
:
312 kHz
4028 kHz
1116 kHz
312 kHz
552 kHz
312 kHz
552 kHz
Şekil 14. Süpergrup modülasyonu ve mastergrup oluşumu
Son adımda ise 2 veya 3 master grup çoklanarak RF katına gönderilecek işaret elde
edilir. 1. mastergrup modüle edilmeden, 2. mastergrup 8432 kHz ile ve 3. mastergrup
12648 kHz ile modüle edilir. Böylece 312-12336 kHz bandını kapsayan, 2700 kanal
kapasitesine sahip ve yaklaşık 12 MHz band genişliği olan bir işaret elde edilmiş olur.
Alıcı merkezde demodülasyon için gerekli olan taşıyıcıları verici ile senkronlamaya
yarayan 308 kHz senkronizasyon pilotunun da eklenmesiyle, işaret artık antenden
iletilebilecek şekle getirilip (daha yüksek frekanslara çıkarılıp kuvvetlendirilmesi) iletim
ortamına verilmeye hazırdır.
FFDMA(f)
1552
308 312
6880
4028 4404
8120 8620
11096
12336
f(kHz)
Şekil 15. 3 mastergrupun çoklanması sonucu elde edilen işaretin spektrumu
4. KOD PAYLAŞIMLI ÇOKLU ERİŞİM (CDMA)
FDMA'de kullanıcılar belli bir band genişliği ile sınırlıdırlar. Fakat ne zaman iletim
yapabilecekleri konusunda herhangi bir kısıtlama yoktur. TDMA'de ise kullanıcılar belli
bir zaman dilimi ile sınırlıdırlar. Fakat hangi bandı veya frekansı kullanacakları konusunda
herhangi bir kısıtlama yoktur. CDMA'de ise zaman veya frekans konusunda herhangi bir
kısıtlama yoktur. Kullanıcı istediği zaman istediği bantta ve istediği frekansı kullanarak
iletim yapabilir. Kullanacağı kanala tahsis edilmiş olan bandın tamamını veya bir kısmını
istediği gibi kullanabilir.
Her kullanıcının kendine özel ve diğer kullanıcıların koduyla ortogonal (dik) olan
bir kodu vardır. Pseudonoise sequence (PN dizisi) olarak da adlandırılan bu kodlar
birbirine dik olduğu için kullanıcılar birbirlerini rahatsız etmezler. Bu kodlar ikili diziler
şeklindedir. 2n-1 bit uzunluğunda sınırlı sayıda birbirine dik olan kod vardır. Kullanıcı
sayısını arttırmak için ve kodların çalınmasını önlemek için çok uzun kodlar kullanılır.
Aşağıdaki şekilde basit olarak CDMA'in nasıl yapıldığı görülmektedir.
Bilgi
Vericiye
Kod
Taşıyıcı
a) Modülatör
Bilgi
Taşıyıcı
Kod
b) Demodülatör
Şekil 16. CDMA modülatör ve demodülatör
CDMA tekniğinde band sınırlaması olmadığını daha önce belirtmiştik. Bildiri
işaretinin spektrumuna bağlı olarak iletim ortamına verilen işaretin band genişliği artar.
Yani bildiri işareti 4 kHz band genişliğine sahip ve kullanıcı kodu 15 bit ise iletim
ortamına verilen işaretin band genişliği 15x4 = 60 kHz olur. Bildiri işareti frekans
bandında yayılmış olmaktadır. Bu yüzden CDMA'e tayfa yayılmış (spread spektrum) çoklu
erişim de denir.
Gönderilecek olan bilginin her bir biti kullanıcı kodu ile çarpılır. 1 göndermek için
pozitif kod sözcüğü, 0 göndermek için negatif kod sözcüğü ile çarpma yapılır. Böylece
bilgi yayılır. Daha sonra bir taşıyıcı ile modüle edilerek yüksek frekanslara çıkarılır ve
iletim ortamına verilir. Alıcı tarafta ise önce aynı taşıyıcı ile modüle edilip eski bandına
düşürülür. Alıcı taraftaki taşıyıcının vericideki taşıyıcı ile senkron olması gerekir. Bunu
sağlamak için alıcıda faz dedektörü kullanılır. Daha sonra kod sözcüğü ile gelen datalar
korelasyona tabi tutulur. Korelasyonun ilk tepe verdiği yerden itibaren senkronizasyon
sağlanmış demektir. Bundan sonra alınan tepe değeri pozitif ise bilgi 1, tepe değeri negatif
ise bilgi 0 olarak algılanır.
Kullanıcı 1
PN1
Cosw1t
PN2
Cosw2t
PNn
Coswnt
Kullanıcı 2
.
.
.
Kullanıcı n
Şekil 17. CDMA sistem verici taraf blok şeması
5. FREKANS ATLAMALI CDMA (FH-CDMA)
Bu yöntemde taşıyıcı frekansı belirli aralıklarla değiştirilmektedir. Kullanılabilir
band genişliği daha bantlara ve iletim süresi de daha küçük zaman dilimlerine
bölünmüştür. Böylece iletim yapılan frekans bandı devamlı olarak değiştirilmektedir.
Böylece hem spektrum yayılmakta hem de frekans bandı devamlı değiştirilmektedir.
Kullanıcı kodu başkaları tarafından bilinse bile atlama paterni bilinmediği taktirde, bilginin
çalınması yoktur. Özellikle çok gizlilik gerektiren (askeri amaçlı) haberleşme sistemlerinde
bu yöntem sıkça kullanılır. Frekans atlaması paterni ikili bir kod tarafından belirlenir.
Aşağıdaki şekilde atlama paterninin değişimi görülmektedir.
f
f5
Atlama paterni
f4
f3
f2
f1
t1
t2
t3
t4
t5
t6
Şekil 18. Frekans atlama paterni
t
6. ORTOGONAL FREKANS PAYLAŞIMLI ÇOKLAMA (OFDM)
OFDM, sayısal haberleşme teknikleri içerisinde çok önemli bir yere sahiptir. Henüz
yeni yeni uygulamaya geçilmektedir. Asıl önemi ise HIPERLAN (High Performance Local
Area Network) standardı için seçilmiş teknik olmasından kaynaklanmaktadır. Seçilmesinin
bir kaç önemli sebebi vardır. En önemli sebep, ayrılmış olan bandın dışına taşma olmadığı
için hem komşu kanalları rahatsız etmiyor, hem filtreleme gerektirmiyor ve hem de
demodülasyon işlemi çok kolay. Aşağıdaki şekilde bir OFDM sistemin blok şeması
verilmiştir.
OFDM Modülatör
Data
S/P
QAM
encoder
Ters
FFT
P/S
DAC
Verici
S/P
ADC
Alıcı
OFDM Demodülatör
Data
P/S
QAM
decoder
FFT
Şekil 19. OFDM sistemi blok şeması
Sistemin girişine gelen analog datalar önce paralele çevrilir. Paralel hat sayısını
belirleyen etken, kullanılacak olan bant genişliğidir. Eğer bant genişliği çok büyükse subcarrier sayısı arttırılabilir. Sub-carrierler, blok periyodu T olmak üzere 1/T, 2/T, 3/T, …
olarak alınırlar. QAM encoder yardımıyla datalar sayısala çevrilir. Daha sonra ters FFT
işlemi yapılacaktır. Bu işlem aslında 1 için pozitif, -1 için negatif sub-carrierların
toplanmasıdır. Paralel olarak gelen bitlerden 1. bit 1 ise Sinwt -1 ise –Sinwt, 2. bit 1 ise
Sin2wt -1 ise –Sin2wt, 3. bit 1 ise Sin3wt -1 ise –Sin3wt şeklinde toplanmaktadır. Böylece
bitlere bağlı olarak N adet sub-carrierin toplamından oluşan bir işaret elde edilir. Bütün bu
işlemler ayrık olarak yapılmaktadır. Daha sonra bu datalar seriye ve sonra da analog işarete
dönüştürülür. En sonunda ise yüksek frekanslara çıkarmak için modüle edilir ve iletim
ortamına verilir.
Alıcı tarafta ise tekrar modüle edilerek normal bandına getirilir. Daha sonra ADC
yardımıyla sayısala ve sonra da paralele dönüştürülür. FFT algoritması yardımıyla
gönderilen bitler belirlenir. Bu işlem aslında, gönderilen OFDM işareti içerisinde subcarrierların işaretlerinin belirlenmesi işlemidir. Böylece gönderilen dataların sayısal hali
elde edilmiş olur. Daha sonra QAM encoder yardımıyla orjinal datalar elde edilir. Bu
dataların tekrar seriye çevrilmesiyle işlem tamamlanmış olur.
a0
Sinwt
OFDM işareti
a1
.
.
.
Sin2wt
aN-1
SinNwt
Şekil 20. OFDM işaretinin elde edilişi
Yukarıdaki şekilde a0, a1, … aN-1 paralel bitleri göstermek üzere OFDM işaretinin
elde edilişini göstermektedir. Aşağıdaki şekillerde ise değişik bit dizileri için OFDM
işaretleri görülmektedir. Alıcı tarafta FFT yaparak bu işaretlerin içerisinde taşıyıcıların
hangi işaretle yer almakta oldukları, dolayısıyla gönderilen bitler belirlenmektedir.
5
4
3
2
1
0
-1
-2
-3
-4
-5
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
Şekil 21. –1 –1 1 –1 –1 –1 –1 –1 gönderilmesi durumunda OFDM işareti
8
6
4
2
0
-2
-4
-6
-8
0
0 .1
0 .2
0 .3
0 .4
0 .5
0 .6
0 .7
0 .8
0 .9
1
Şekil 22. 1 1 1 1 1 1 1 1 gönderilmesi durumunda OFDM işareti
8
6
4
2
0
-2
-4
-6
-8
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
Şekil 23. –1 –1 –1 –1 –1 –1 –1 –1 gönderilmesi durumunda OFDM işareti
6
4
2
0
-2
-4
-6
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
Şekil 24. –1 1 –1 1 –1 1 1 –1 gönderilmesi durumunda OFDM işareti