Dijital Haberleşme

Dijital haberleşme döneminin getirilerini hepimiz ceplerimizde taşıyoruz zaten, bir süre sonra haberleşme denince analog hiç aklımıza gelmeyecek bile. Peki ne dersiniz bu konuda birza bilgi sahibi olmaya?

Bu ay yeni bir yazı dizisine başlıyoruz. TV'de bir reklamda çağımızın dijital teknoloji çağı olduğundan bahsediliyor. Ben de bundan esinlenerek dijital haberleşme üzerine bir yazı dizisi hazırlamaya karar verdim. Bu ay öncelikle bir altyapı inşa etme çabasındayım. Bu yüzden haberleşmedeki mesaj tipinin karakteristiğine, haberleşme kanalının elemanlarına, Sinyalin iletim kanalında bozulma sebeplerine, iletim protokollerine ve son olarak unipolar ve bipolar dalga şekillerine değindim.

Anlatımımda ise mümkün olduğu kadar Türkçe kelimeler kullanmaya çalıştıysam da bazı kelimelerin İngilizce karşılığının bilinmesini daha faydalı bulduğum için Türkçe'ye çevirmeden kullandım.
Gelecek ay veri iletimi temellerine değineceğim.
Saygılarımla…

Terimlerin Tanımları
Bu bölümde haberleşme kanalında kullanılan terimlerinin tanımlarını vereceğiz.Bu terimlerin bazıları dijital haberleşme sistemindeki anlamları dikkate alınarak verilmiştir.

Mesaj Tipinin Karakteristiği

Analog
Analog sinyal fiziksel, zamanla değişen ve genellikle sürekli olan bir niceliktir. (örnegin; konuşurken oluşan akustik basınç değişikliği)

Digital
Dijital sinyal ise sonlu bir kümeden seçilen ayrık sembollerden oluşur.(örnegin; alfabedeki harfler veya ikili veriler [1,0] ) Dijital bir sistemin performansı iletilen bitlerin doğruluğuna bağlıdır.Örneğin; Bit Hata Oranı ve Sembol Hata Oranı

Haberleşme Kanalının Elemanları

Verici (Transmitter)
Verici (TX) öğesi kaynaktan aldığı mesaj sinyalini,kanal boyunca güvenilir ve yeterli bir şekilde geçmesini sağlamak için işler. Bu işlem genellikle taşıyıcı sinyalin mesaj sinyali tarafından modulasyonunu,iletimdeki sembol hatasının düşürülmesi için sinyalin kodlanmasını,filtrelenmesini ve kanal kayıplarının önüne geçmek için ise bir kuvvetlendirici tarafından kuvvetlendirilmesini içerir.

İletim Kanalı (Transmission Channel)
Kaynak ve hedef arasındaki elektriksel ortamdır.Örneğin; Kablo, Fiber optik, serbest uzay. Kanal Kayıp/Zayıflatma, Bandgenişliği, Gürültü/Karışma (parazit) ve Distorsiyona göre karakterize edilir.

Alıcı (Receiver)
Alıcı (RX) işlevi, mesaj sinyalini elde etmek için genellikle vericideki modulasyon işleminin tersini gerçekleştirir.Ve kanalda gürültü vb. nedenlerle sinyalde oluşan bozulmaları telafi etmeye çalışır.Bu işlev yükseltici kullanılarak yükseltme,filtreleme,demodulasyon ve kodlanan sinyali çözme gibi işlemleri içerir.Alıcı sistemi vericiye göre çok daha karmaşık bir görevi üstlenir.

Sinyalin İletim Kanalında Bozulmasının Sebepleri

Distorsiyon

Sıkça rastlanan distorsiyon tipleri:

• frekansa bağlı faz kaymaları, diferansiyel grup gecikmesini artırır. Grup gecikmesi: faz kaymasının frekansla değişme hızı.

• frekansla kazanç (gain) değişimlerinin neden olduğu kanal filtreleme etkisi

• Doppler Kaymasından kaynaklanan verici ve alıcı arasında oluşan frekans offsetleri.

Distorsiyon vericide, alıcıda veya kanalda oluşabilir. Bazı durumlarda Kanal equalizer ile frekans ve kazanç kontrol sistemleri kullanılarak düzeltilebilir.Gürültü ve �interference�den (karışma,parazit) farklı olarak,distorsiyon sinyal gönderilmiyorken ortadan kalkar.

Interference (karışma, parazit)
�Interference� yabancı sinyallerin kanalı kirletmesi nedeniyle ortaya çıkar.Örneğin,güç hatları,makineler,otomobillerin ateşleme tertibatları,diğer kanal kullanıcıları vb. Eğer karakteristikleri biliniyorsa �interference� filtreleme yoluyla bastırılabilir.

�Interference� doğada genellikle darbe şeklindedir.Bir darbe çok geniş bir bandgenişliğinde enerji içerir.Otomobillerdeki ateşleme sistemi dikkate alındığında ateşleme 4000 Hz de yapılabiliyorsa,buna karşılık birkaç MHz gibi kayda değer bir büyüklükte bir enerji ortaya çıkaracaktır.

Gürültü (Noise)
Gürültü doğal etkenlerden oluşan rastgele bir değişkendir.Atmosferik gürültü,termal gürültü vb.
Haberleşme kanalındaki gürültü kaynaklarının çarpılabilir (çoğalma anlamında) olmasından gürültünün özelliklerini (frekans aralığı,düzeyi ve ani fazı) tanımlamak zordur.Bu nedenle gürültünün haberleşme kanalının performansına etkisini hesaplamak da aynı derecede güçtür.Kolaylık olsun diye bir çok kitapta ve mühendislik uygulamalarında gürültü Additive White Gaussian Noise (AWGN) olarak hesap edilir.[Bu konunun ayrıntılarına ilerleyen yazılarımızda gireceğiz].Unutulmamalıdır ki bu yaklaşım bir yalınlaştırmadan ibarettir.

İletim Protokolleri

Simplex
Simplex haberleşmede bilgi iletimi sadece tek yönlüdür.Yaygın bir örnek ise radyo ve TV yayınlarıdır.

Half duplex
Half-duplex haberleşmede bilgi iki yönde de iletilebilir fakat aynı anda değil.Sırayla.Buna örnek olarak 'walkie-talkies' ,telsiz haberleşme verilebilir.

Full duplex
Full-duplex sistemde,bilgi iletimi iki yönde de eş zamanlı olarak yapılabilir.En yaygın örnek ise telefondur.

Unipolar ve Bipolar Dalga şekilleri
Bir haberleşme kanalında sinyalleşirken iki tane yaygın ikili(iki durumlu) sinyalleşme formatı mevcuttur. Unipolar ve bipolar.

Unipolar dalga şeklinde voltaj durumları 0 ve +V volt olarak karakterize edilir.

Bipolar formatta ise ortalama dc değeri sıfırdır.Ve voltaj durumları +V ve -V volttur. +V lojik 1�i ,-V ise lojik 0�ı temsil eder. Bipolar format bilgisayarlardaki seri çıkış kapılarında kullanılır. RS232
arayüzü standartında voltaj durumları +12 volt ve -12 volt dur.

Mustafa Gülercan
rebermusta@yahoo.com