SAYISAL HABERLEME

Alper

0

SAYISAL HABERLEME

Alper

TEMEL KAVRAMLARTemel Kavramlar saysal haberleme ile ilgili teorik ve uygulama konularnn anlalmasn salamak iin ncelikle ele alnmtr.

Bit0 ya da 1 bilgisine bit denir.

BPS (Bit Per Second)

Seri iletimde saniyede iletilen bit saysna BPS denir.Saniyede iletilen bit hz 56600 bpsin stne kabilir ___________________________________________________________________ RNEK: Aadaki ekilde bir veri katar iinde yer alan 1 bitlik bir veri iin osiloskopta elde edilen ekil verildiine gre saniyede iletilen bit saysn (hzn) bulunuz. ZM:T=52 microsaniye

0 T=52 sn f=

1

0

1 1 = = 19230 Hz = 19230bps T 52 *10 6

___________________________________________________________________

1

SAYISAL HABERLEME RNEK: Aadaki ekilde 8 bitlik bir verinin osiloskopta elde edilen ekli verildiine gre saniyede iletilen bit hzn bulunuz. ZM:833 mikro saniye

Alper

0

1

1

0

1

0

1

0

Bir bit iin geen sre=

833sn = 104,125sn 8

Frekans (Bit hz) =

1 1000000 = = 9604bps 104,125sn 104,125

___________________________________________________________________

BaudSembol ya da sinyal elemanna baud denir.Bir sinyal eleman 1 den fazla bitden oluabilir. RNEK: 8 farkl seviye durumunu kodlamak iin 3 bite ihtiya vardr . ( 23=8 olmas nedeniyle).Burda 3 bit bir sembol ya da baudu gsterir.

Baud RateData iletiminde modlatr knda bir saniyede meydana gelen sembol (sinyal) deiikliine baud hz denir. Baud hz baud/sn ile gsterilir. Baud hz sinyalin anahtarlama hzn gsterir. RNEK: Bir data iletim hattnn iletim hz 4800 baud olsun .Bu iletim hattnda 8 farkl seviye 3 bit ile kodlanmsa bps olarak hzmz 4800*3=14400 bps olur.

2

SAYISAL HABERLEME

Alper

BER :Bit Error Rate (Bit Hata Oran)Saysal bilgi iletiminde bozulan ya da yanl alglanan bit miktarn gsterir. BER = Gnderilenhatalibitsayisi Toplamgnderilenbitsayisi

RNEK: BER=10-7 demek 10 milyon bit gnderildiinde 1 bitin hatal gnderilmesi demektir. BER = Gnderilenhatalibitsayisi 1 1 = = 7 = 10 7 Toplamgnderilenbitsayisi 10000000 10

___________________________________________________________________

460 000 000 bit gnderildiinde 17 bit hata meydana geliyorsa RNEK: bit-error oran nedir? ZM: BER = Gnderilenhatalibitsayisi 17 = = 0,36 * 10 7 = 3,6 * 10 8 Toplamgnderilenbitsayisi 46 * 10 7

___________________________________________________________________

KanalFrekanslardan oluan bant

Kanal KapasitesiBir ortamda 1 saniyede iletilebilecek maksimum bit miktarna kanal kapasitesi denir. Bir Ortamn Kanal Kapasitesi aada verilen Shannon eitlii ile ifade edilir C = B * Log 2 (1 + Sinyal ) Grlt

3

SAYISAL HABERLEME Burda ; C= bps (Kanal Kapasitesi) B=Bant Genilii (Hertz)

Alper

S Sinyal = N Grlt ___________________________________________________________________ Glerin Oran olarak RNEK: Standart bir telefon hattnda (B=3 KHz) S/N oran 2047 ise kanal kapasitesini hesaplaynz. ZM: C = B * Log 2 (1 + Sinyal ) Grlt

C = B * Log 2 (1 + 2047) C = B * Log 2 (2048) C=B*11 C=3000*11C=33000 bps

211=2048

___________________________________________________________________ RNEK: Standart bir telefon hattnda (B=3 KHz) S/N oran 40 dB ise kanal kapasitesini hesaplaynz. ZM: dB = 10 Log P2 P1 P2 P1

40dB = 10 Log 4dB = Log P2 P1

4

SAYISAL HABERLEME

Alper

10 4 =

P2 P1 Sinyal ) Grlt

C = B * Log 2 (1 +

C = B * Log 2 (1 + 10000) C = B * Log 2 (10001) Log 2 (10001) = log10 10001 4 = = 13,28 Log10 2 0,3

C=B*13,28 C=3000*13,28

C=39863 bps___________________________________________________________________

GrltSisteme nezaman girecei belli olmayan rastgele enerjidir

rnekleme Teoremirnekleme Teoremi zaman oullama yaplan bir iaret iin geerlidir. B Bant geniliine sahip orijinal bir iaret 2B hiziyla rneklenip iletim hattna verilirse alcda orijinal sinyal elde edilebilir.

5

SAYISAL HABERLEME

Alper

genlik f(t) f(t) zaman Orijinal IsaretFrekans Bant Genisligi=B

2Bf(t)

f(t)

zaman 2 B Hiziyla rnek Alan Anahtar Anahtarlama hizi ne kadar yksek olursa rneklenen isaret ,orijinal isarete o kadar daha ok benzer rneklenmis Isaret

KodlamaBatan belirlenmi bir takm kurallara gre sinyalin deitirilmesi ilemine kodlama denir.K sayda karakter , bit olarak kodlanmak istendiinde gerekli bit says aadaki formlden bulunur. n = log 2 K Burda : n=Kodlamak iin gerekli 2 li bit says K=Karakter says

___________________________________________________________________ RNEK: 32 adet karakteri kodlamak iin gerekli bit saysn bulunuz ZM n = log 2 32 2 n = 32 2 5 = 32 n=5 ___________________________________________________________________

6

SAYISAL HABERLEME

Alper

Kod EtkinliiGerekli bit ve kullanlan bit arasnda karlatrma imkan salar gerekli Bit Sayisi Kullanilan Bit Sayisi

ke =

___________________________________________________________________ RNEK: 28 harfi kodlamak iin gerekli bit saysn ve kod etkinliini bulunuz log 10 28 1.447 = = 4.8 Log 10 2 0.3 gerekli Bit Sayisi 4.8 = = %96 ke = Kullanilan Bit Sayisi 5 ___________________________________________________________________ n = log 2 28 = RNEK: Kullanlan bit says 4 iken %90 kod etkinlii elde edilmektedir . Kodlanmas istenen karakter says iin gerekli bit says nedir ? ZM: ke = gerekli Bit Sayisi Kullanilan Bit Sayisi

Gerekli bit says =ke * Kullanlan bit says =0,9*4=3,6

PariteGnderilen data da hata olup olmadnn kontrol ou sistemde parite biti tarafndan test edilir.Parite biti kullanan sistemlerde gnderilen her bir karakterin sonunda ilave bir bit bulunur. Bu bite parite biti denir. Parite biti parite generatr tarafndan retilir.Parite generatr zel veya (XOR) kaplar ile retilir.Parite bitinde hatann olmas durumunda gndericiye hata bayra (NAK) kaldrlr. Gnderici ayn blou parite hatas seilmeyene kadar tekrarlar Tek Parite: Parite biti de dahil olmak zere gnderilen tm bitlerin says tek ise parite tek parite olarak ismlendirilir.

7

SAYISAL HABERLEME RNEK:

Alper

1000001 1 (Birlerin says tek olduu iin tek parite) ___________________________________________________________________ ift Parite : Parite biti de dahil olmak zere gnderilen tm bitlerin says ift ise parite ift parite olarak isimlendirilir. RNEK: 1000010 0 (Birlerin says ift olduu iin ift parite) ___________________________________________________________________

LETM KODLARI1. Morse kodu (nokta ve izgi lerden oluur) 2. BCD kodu 3. Excess-3 kodu 4. Gray kodu 5. Baudot kodu (5 bitlik bir kodlama yapsna sahiptir.) 6. ASCII kodu ( 7 bitlik bir kodlama yapsna sahiptir.) 7. EBCDIC kodu ( 8 bitlik bir kodlama yapsna sahiptir. ) 8. Bar kod

ASCII Kod Tablosunun YapsASCII kod tablosu 7 bitlik bir kod yapsna sahiptir.7 Bitlik kod yapsn hex yapda 7 bit= 3bit+4 bit olarak gsterebiliriz. 3 bit en fazla (111) 7 olduu iin en ok nemsenebilir digit says 7 yi gemez. 4 bit en fazla (1111) , ondalk olarak 15 olduu iin enaz nemsenebilir digit says F yi gemez. RNEK: A harfinin ASCII karln binary olarak gsteriniz Aadaki tablodan A nn hex karl bulunur. A nn hex karl 41 dir Hex karlk binary olarak 100 0001 dir ___________________________________________________________________ RNEK: U harfinin ASCII karln binary olarak gsteriniz Aadaki tablodan U nn hex karl bulunur. U nun hex karl 55 dir Hex karlk binary olarak 101 0101 dir ___________________________________________________________________ 8

SAYISAL HABERLEME En az nemse nebilir (hex) digit 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 0 NUL SOH STX ETX EOT ENQ ACK BEL BS HT LF VT FF CR SO SI 1 DLE DCI DC2 DC3 DC4 NAK SYN ETB CAN EM SUB ESC FS GS RS US

Alper

EN OK NEMSENEBLR HEX DGT

2 space ! " # & % $ ( ) * + , . /

3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 : ; < = > ?

4 @ A B C D E F G H I J K L M N O

5 P Q R S T U V W X Y Z [ \ ] ^ `

6 a b c d e f g h i j k l m n o

7 p q r s t u v w x y z { | } ~ DEL

9

SAYISAL HABERLEME ASCII CODE TABLOSUDEC ASCII Hex Tanm Null 0 NULL 0 1 SOH 1 Start of heading 2 STX 2 Start of text 3 ETX 3 End of text 4 EOT 4 End of transmit 5 ENQ 5 Enquiry 6 ACK 6 Acknowledge 7 BEL 7 Audible bell 8 BS 8 Backspace 9 HT 9 Horizontal tab 10 LF 0A Line feed 11 VT 0B Vertical tab 12 FF 0C Form feed 13 CR 0D Carriage return 14 SO 0E Shift out 15 SI 0F Shift in 16 DLE 10 Data link escape 17 DC1 11 Device control 1 18 DC2 12 Device control 2 19 DC3 13 Device control 3 20 DC4 14 Device control 4 21 NAK 15 Neg. acknowledge 22 SYN 16 Synchronous idle 23 ETB 17 End trans. block 24 CAN 18 Cancel 25 EM 19 End of medium 26 SUB 1A Substitution 27 ESC 1B Escape 28 FS 1C Figures shift 29 GS 1D Group separator 30 RS 1E Record separator 31 US 1F Unit separator DEC Hex ASCII (SP) 32 20 Space bar 33 21 ! 34 22 " 35 23 # 36 24 $ 37 25 % 38 26 & 39 27 ' 40 28 ( 41 29 ) 42 2A * 43 2B + 44 2C , 45 2D 46 2E . 47 2F / 48 30 0 49 31 1 50 32 2 51 33 3 52 34 4 53 35 5 54 36 6 55 37 7 56 38 8 57 39 9 58 3A : 59 3B ; 60 3C < 61 3D = 62 3E > 63 3F ?

Alper

DEC Hex ASCII DEC Hex ASCII 40 64 @ 96 ` 60 65 41 A 97 61 a 66 42 B 98 62 b 67 43 C 99 63 c 68 44 D 100 64 d 69 45 E 101 65 e 70 46 F 102 66 f 71 47 G 103 67 g 72 48 H 104 68 h 73 49 I 105 69 i 74 4A J 106 6A j 75 4B K 107 6B k 76 4C L 108 6C l 77 4D M 109 6D m 78 4E N 110 6E n 79 4F O 111 6F o 80 50 P 112 70 p 81 51 Q 113 71 q 82 52 R 114 72 r 83 53 S 115 73 s 84 54 T 116 74 t 85 55 U 117 75 u 86 56 V 118 76 v 87 57 W 119 77 w 88 58 X 120 78 x 89 59 Y 121 79 y 90 5A Z 122 7A z 91 5B [ 123 7B { 92 5C \ 124 7C | 93 5D ] 125 7D } 94 5E ^ 126 7E ~ 95 5F _ 127 7F (sp)

ASCII Kontrol karaktrlerinin gruplandrlmas1) 2) 3) letim Kontrol Format Etkileyiciler Cihaz Kontrol

10

SAYISAL HABERLEME 4) Bilgi Ayrclar Cihaz Kontrol Karakterleri 11 DC1 Device control 1 12 DC2 Device control 2 13 DC3 Device control 3 14 DC4 Device control 4

Alper

Bunlar genellikle bilgisayardan evre birimlerine bilgi akn kontrol eden tulardr. Printere yaz yazma komutunu verdiimiz zaman printerin buffer (geici tampon hafza) hafzas dolmamsa printer tarafndan bilgisayaraDC1 Device control 1 (Xon transmit on) kodu gnderilir.Printerin buffer dolu olduu zaman bilgisayarn veri akn durdurmas iin yazc tarafndan bilgisayara DC3 Device control 3 (Xoff transmit off) komutu gnderilir. Yaz Metni Format Etkileyiciler Yaz metni format etkileyicilerin yapt ii grmek iin bilgisayarda numlock tuu ak iken aadaki ilemleri yapabiliriz. 08 BS (BACKSPACE) 0=000 8=1000 Bilgisayarmzda ALT+08 tuuna bastmzda bilgisayarmz silme ilemi gerekletirecektir. 09 HT (HORTZONTAL TABULATON) 0=000 9=1001 Bilgisayarmzda ALT+09 tuuna bastmzda TAB tuunun ilevini yerine getirecektir. 0A LF (LNE FEED) 0=000 A=1010=10 Bilgisayarmzda ALT+10 tuladmzda ( ) iaretini retecektir. 0B VT (VERTCAL TABULATON) 0=000 B=1011=11 Bilgisayarmzda ALT+11 tuunu tuladmzda Dikey satr atlatma ilevini yapacaktr. 0C FF (FORM FEED) 0=000 F=1100=12 Bilgisayarmzda ALT+ 12 tuunu tuladmzda satr atlamas yapacaktr bilgisayarmz 0D CR (CARRAGE RETURN) 0=000 D=1101=13 Bilgisayarmzda ALT+13 tuunu tuladmzda bilgisayarmz ENTER ilevini yapacaktr.

11

SAYISAL HABERLEME

Alper

BLG AYIRICISI 1C FS (FLE SEPARATOR) 1=001 C=1100=12 Bilgisayarmzda ALT+12 tuunu tuladmzda bilgisayarmz dosya atlatmasn gerekletirecektir. RNEK: ASCII kodlamasnda parite biti hangi kap devreleri ile elde edilir ? g (67H) harfi iin tek pariteyi elde ediniz. ASCII kodlamasnda parite biti Ex-Or kap devreleri ile elde edilir.

ZM:

g ( 6 7 H)

110 3 bit +

0111 4 bit

g

1100111

( g nin tek paritesi 0 dr)

1 1 0 0 1 1 1 0

0 Tek Parite 0 0 ift parite 1 0

1

1

Parite jeneratr ___________________________________________________________________

12

SAYISAL HABERLEME

Alper

Seri Data GnderilmesiSeri data asenkron ve senkron olmak zere iki ekilde gnderilir

Asenkron Seri Data GnderimAsenkron Gnderimde her bir karaktere start ve stop biti elik eder. Stop bitinden nce parite biti gnderilir. Asenkron seri data gnderiminde 5 Volt (Yksek), 0 Volt (Dk) seviyeyi gsterir. Seri data , asenkron RS-232 standardnda gnderildii zaman voltaj polariteleri ters evrilir -12 Volt (Yksek), +12 Volt (Dk) seviyeyi gsterir. ___________________________________________________________________ RNEK: ZM: g ( 1100111 ) ( g nin tek paritesi 0 dr) g (67H) harfini ASCII koduyla binary asenkron , (1 start, 1 stop tek parite ) ilettiimizde elektriksel iaret dalga eklini iziniz.

+5V Mark 0V paritestart

1

1

1

0

0

1

1

0

stop

___________________________________________________________________ RNEK: g (67H) harfini ASCII koduyla RS-232 asenkron , (1 start, 1 stop , tek parite ) ilettiimizde elektriksel iaret dalga eklini iziniz. g ( 1100111 ) ( g nin tek paritesi 0 dr)

+12V Mark -12V paritestart

1

1

1

0

0

1

1

0

stop

___________________________________________________________________

13

SAYISAL HABERLEME

Alper

Senkron Seri Data GnderimDatann start-stop biti kullanmadan byte bloklar olarak gnderilmesine senkron seri data iletim denir. Gnderici ve alc arasnda senkronizasyonu salamak iin senkronizasyon (SYN) bitleri balangta gnderilir. Senkron karakterlerinden sonra balk gnderilecek ise bunun balk olduunu belirtmek zere SOH karakteri gnderilir. SOH karakterinden sonra yaz nal gnderilir. Data bloklarnn (Bu bloklar;128 bytekarakter olabilir) gnderilmesinden sonra ETB (End of transmission block) -Blok Sonu karakteri gnderilir. Gnderilen blok iin BCC parite kontrol yaplr. Eer gnderilen bu blok son blok ise ETX (End Of Text) -Yaz sonu karakteri gnderilir . letilecek bilginin bitmesi durumunda EOT(End of Transmission-letimsonu ) karakteri gnderilir. Blok parite kontrol iin BCC (Block Check Character) kullanlr . BCC gnderilen data blounda yer alan karakterler iin yatay ve dikey parite kontrol yapar.Yaplan parite kontrolnde problem yok ise dier data blounun gnderilmesi iin Acknowledge-izin-ACK (06) karakteri gnderilir. Yaplan parite kontrolnde hata grlrse nceki data blounun yeniden gnderilmesi iin Negative Acknowledge (15)-NAK karakteri gnderilir. Verici biraz nce gnderdii data blounu yeniden gnderir. Aada senkron letimde kullanlan Binary Synchronous Communication iletim karakterleri ve bunlarn hex numaralar gsterilmitir.

SYN16

SYN16

SOH01

HEADER

STX02

Data blok

ETB17

ETX03

EOT04

BCC

BCC

Senkron letimde Binary Synchronous Communication Elemanlar

14

SAYISAL HABERLEME

Alper

DARBE MODLASYONU VE KODLAMA TEKNKLER Kuantalama ilemiKuantalama ilemi :Bir analog sinyali alarak bu sinyali dijital sinyale dntrme ilemine kuantalama denir.Bir iaretin kuantalanmas demek iaretin alabilecei en kk genlik ile en byk genlik arasn basamaklara ayrmak ve bu iaretin bu basamaklarla yaklan elde etmektir. PCM sistemlerde en nemli konu rnekleme frekansnn seilmesi ilemidir.rnekleme frekans Nyquist oran olarak ifade edilmitir. Nyquist kriterine gre rnekleme frekans , maksimum giri frekansnn 2 katndan byk olmaldr. fs rnekleme frekansn gstermek zere ; fs>=2f olmaldr (Nyquist kriteri) Alias Frekans: Eer rnekleme kriteri karlanmaz ise analog sinyal frekans kaybolur ve alias (takma isim) frekans retilir. Alias frekans orijinal sinyale benzemeyen farkl bir sinyaldir. falias=f-fs RNEK: 1 kHz lik bir sinyal fs=750 Hz ile rneklenirse falias=1000-750=250 Hzlik bir alias frekans ortaya kar ___________________________________________________________________ Alias frekansn nlemek iin antialias filtreler kullanlr. RNEK: 20KHz lik ses bandn iletmek iin 44 kHzlik rnekleme frekans kullanld ise sistemin 20 KHzin gemesine izin veren ancak 22 Khzlik sinyalin .(rnekleme frekansnn yars) gemesine izin vermeyen antialias fitresi kullanmas gereklidir. ___________________________________________________________________

15

SAYISAL HABERLEME

Alper

Dinamik Blge:PCM sistemlerde maksimum giri voltajnn kuantalama aralna oranna dinamik blge denir. Vmax = 2n kuantalama aralik voltaji DR=Dinamik Blge n=Bit says DR = Burda

Dinamik Blge logaritmik olarakda ifade edilebilir. Vmax = 20 Log 2 n kuantalama aralik voltaji

DR = 20 Log 10

1 bit iin dinamik blge 6 dB dir. oklu bitli sistemlerde dinamik blge aadaki forml ile bulunur DR=Bit Says*6 ___________________________________________________________________ RNEK: 5 Voltluk bir sinyal 1mV aralklarla rneklenecek ise dinamik blgeyi ve bu i iin kullanlacak olan bit saysn bulunuz. DR = 20 Log 10 Vmax 5 = 20 Log 10 = 73.97 dB = 74dB Vmin 0.001

n=74/6=12.3 bit=13 bit kullanlmak zorundadr (Ksurlu bit olamayaca iin) Aralksays = 5 = 5000 0.001

213 = 8192aralk 212 = 4096aralk 5000 aralk iin 12 bit yetmedii iin 13 bit kullanmak gereklidir. ___________________________________________________________________

16

SAYISAL HABERLEME

Alper

RNEK: 10 Voltluk bir analog sinyal 8 bit kullanan bir PCM dntrc ile gnderilmek istendiinde kuantalama aralk saysn, kuantalama aralk voltajn ve decibel olarak dinamik blgeyi bulunuz Vmax = 2 n = 2 8 = 256 Vmin

DR =

Vmax = Vmin 256 Vmin = 10 = 0.039Volt = 39mV 256

DR=6*8=48dB ___________________________________________________________________ PCM Sistemlerde S/N (Sinyal/Grlt) oran=(1.76+6.02*n)

Burda; n=Kuantalama ileminde kullanlan bit says S/N = dB olarak sinyal/grlt orandr. ___________________________________________________________________ RNEK: rnek :8 bit kullanan bir PCM sistemde S/N=(1.76+6.02*n) S/N=(1.76+6.02*8)=49.92 dB dir. ___________________________________________________________________ sinyal/grlt orann bulunuz

17

SAYISAL HABERLEME RNEK: Bir PAM sinyali 60 dB dinamik blgeye sahip olacak ekilde 5mV kuantalama aralklarla PCM sinyaline dntrlmektedir.Bu maximum voltaj deeri nedir? ZM: Birinci yol: Dinamik Blge= 20 Log V max 0,005

Alper

sinyalin

Vmax Bir kuantalama aralik voltaji

60 = 20 Log

103=

V max 0,005 Vmax= 5 Volt Kuantalama aralk says =

Vmax Bir kuantalama aralik voltaji

Kuantalama aralk says=

5 = 1000 0,005 Kuantalama aralk Blgesinin 2 nin kat olmas yani 1024 olmas gerekmektedir. Vmax= 1024*5=5120 mV kinci Yol:

Toplam dinamik Blge (dB)= 6*bit says Bit says = 60dB = 10bit 6

Kuantalama aralk says =2A/D dntrc bit says Kuantalama aralk says=210=1024 Vmax= 1024*5=5120 mV Vmax=5,12 Volt

18

SAYISAL HABERLEME

Alper

MODEMLERBilgisayarlar arasnda iletiim kurabilmek iin ou kez telefon hatlar kullanlr.Telefon hatlar ses bandnda analog bilgi iletirler. Telefon hattna klaca zaman digital bilginin analog bilgiye dntrlmesi gereklidir.Analog bilgiyi dijital bilgiye ya da dijital bilgiyi analog iarete eviren devrelere modem denir. Modemlere data communication equipment (DCE) cihazlar denir. Modemlere bal bilgisayarlara (DTE) cihazlar denir. Modem-bilgisayar arasnda iletiimi ve protokol alveriini salayan kabloya RS-232 denir. Aadaki ekilde balantlar gsterilmitir.

DTE Bilgisayar

DCE Modem

NETWORK HATTI ANALOG HAT

DCE Modem

DTE Bilgisayar

RS-232 kablo

RS-232 kablo

19

SAYISAL HABERLEME

Alper

Modemler tarafndan kullanlan modlasyon teknikleri ASK (Amplitude Shift Keying)Analog tayc sinyali, dijital data bilgisine gre on-off yaplr.Bu modlasyon tr dk hzl iletim salar RNEK: ZM: 01010 dizisi iin ASK (Genlik Kaydrmal Anahtarlama) modlasyon eklini iziniz.

Genlik Kaydrmal Anahtarlama (ASK) (0=6 Hz

1=0 Hz)

20

SAYISAL HABERLEME

Alper

FSK (Frekans Kaydrmal Anahtarlama )Dijital bilgiye gre tayc frekansnn deitii modlasyon eklidir. Tayc frekans bilgi iletiminde 2 farkl frekans deeri alr . FMin grltye kar baklnn iyi olmas burda da kendisini gsterir. FSK,ASKdan daha iyidir. RNEK: ZM: 01010 dizisi iin FSK (Frekans Kaydrmal Anahtarlama ) modlasyon eklini iziniz.

Frekans Kaydrmal Anahtarlama (FSK ) ( 0=2Hz 1=8Hz)

21

SAYISAL HABERLEME

Alper

PSK (Faz Kaydrmal Anahtarlama )Dijital bilgiye gre tayc frekansnn faznn deitii modlasyon eklidir. Tayc frekans bilgi iletiminde sabit kalr . RNEK: ZM: 010 dizisi iin PSK modlasyon eklini iziniz .

Faz geilerinin osiloskoptaki dalga ekli

22

SAYISAL HABERLEME

Alper

DPSK (DFERANSYEL FAZ KAYDIRMALI ANAHTARLAMA) Differential phase modulationDPSK da PSK da olduu gibi mutlak bir tayc referans yoktur.Gnderilen sinyalin kendisi faz referans olur.DPSK ile gnderilmi bir iaret demodlasyon yaplrken alnan bitin faz nceki bitin fazyla karlatrlr.Kodlama yaplrken grup bitlerini temsil etmek zere birden fazla faz kullanlr. 2 bitli gruba dibit ,3 bitli gruba tribit, 4 bitli gruba quadbit gibi isimler verilir.

QPSK (QUADRATURE- EYREK CYCLE FAZ KAYDIRMALI ANAHTARLAMA veya 4 PSK veya DPSK)Bitler 2 li grup halinde okunur. 2 bit bir faz deiikliine kar gelir. QPSK giriinde 2 bit , knda tayc faznda 4 deiiklik vardr 0 0 1 1 0 1 1 0 Faz Kaydrma 450 1350 2250 3150

1350=01 450=00 2250=11 3150=10

23

SAYISAL HABERLEME

Alper

8PSK (8 FAZ KAYDIRMALI ANAHTARLAMA )Bitler 3 l grup halinde okunur. 3 bit bir faz deiikliine kar gelir. 8PSK giriinde 3 bit , knda tayc faznda 8 deiiklik vardr

Quadrature Amplitude ModulationQAM ile 3kHzlik bir bant geniliinde 9600bit/s gnderilebilir. Quadrature amplitude modulation teknii taycsnda Genlik Modlasyonu (AM) ve Faz Modlasyonu (PM) tekniklerini beraber kullanr. QAM eitleri 8-QAM (ki tayc genlii ve QPSK da olduu gibi 4 faz kullanr.) (3 bit bir faz deiikliine kar gelir.) 16-QAM ( ki tayc genlii ve 8 faz kullanr) (4 bit bir faz deiikliine kar gelir.)

24

SAYISAL HABERLEME

Alper

25

SAYISAL HABERLEME

Alper

B43.10A PULS MODLASYON ETM SET PULS MODLASYONU, Temel kavramlarn tekrar Genel AklamalarDeneysel veri ve matematiksel fonksiyon grafikleri oluturulurken, belli sayda nokta kullanlmasna ramen, grafikler ou zaman kesiksiz bir eri olarak grlr. Eer bu noktalar ya da numuneler, aral yeteri kadar kapatyorsa, bunlara doru yumuak bir eri izilecek ve orta deerlere herhangi bir doruluk derecesinde interpolasyon yaplacaktr. Yani kesintisiz gsterimin, yalnz rnek noktalar kullanlarak yeterli olarak salanabilecei sylenebilir. Benzer ekilde, belli artlar salayan elektrik sinyali tamamen, bir grup uygun numune ile tekrar retilebilir. Bu durumda rnekleme teorisi bize gerekli artlar syleyecek; sinyali devaml olarak gndereceimiz yerde sadece rnek deerleri iletmemiz gerekecektir. Bu, puls modlasyonudur. Puls modlasyonla, Tayc Dalga modlasyonu arasndaki temel fark: Tayc Dalga modlasyonunda, modle edilmi dalgann parametresi mesajla birlikte devaml olarak deiir; puls modlasyonunda ise, her pulsun baz parametreleri mesajn belirli bir rnek deeri tarafndan modle edilir. Genellikle, pulslar aralarndaki zamana oranla daha ksadr, bu nedenle puls-modle edilmi dalga ou zaman kapaldr. Bu zellikten dolay, puls modlasyonu CW modlasyonunun tesinde iki potansiyel avantaj sunar. lki, iletilen g devaml olarak gnderilmek yerine kk paralara Blnmektedir. Bu da sistem mhendisine aygt seiminde, daha fazla seenek ,salayacaktr nk baz yksek gl mikro dalga tpleri ve lazerleri gibi aygtlar sadece puls baznda altrlabilir. kinci olarak, pulslar arasndaki zaman aralklar dier mesajlarn rnek deerleri ile doldurulabilir, bylece bir iletiim sisteminde bir ok mesajn iletilmesi salanr. Zaman aralndaki bu tr katalama zaman-blm mutiplexing (TDM) olarak bilinir. Puls ve CW modlasyonu arasndaki bir baka ayrm ise, pulslanm dalgalarn gzle grlr DC ve dk frekans ierebilmesidir. Etkili iletim, tamamlanm frekans dnm salamak iin, CW modlasyonu gibi ikinci bir ilem gerektirmektedir. Bu balamda, puls modlasyonu bilinen anlamda bir modlasyondan ok, mesaj-ilem tekniidir. Aslnda puls modlasyonunun kullanm en ok TDM iin mesaj-ilem eklindedir. Puls modlasyonun iki temel tipi mevcuttur: bir ok ynden, puls-genlii, pulsgenilii veya puls-posizyonu gibi, lineer modlasyonu andran, analog; ve hibir CW dengi olmayan, dijital ve kodlu puls modlasyonu. 84310A paneli ilk tiple ilgilidir, te yandan B43 serisinin bir baka paneli spesifik olarak, ikinci tip puls modlasyonla ilgilidir. Pulslu iletiimin her iki tipi iin de anahtar ilem, mesaj dalga formundan numune deerlerin karmdr. Teorinin tekrarna bu noktadan balayacaz.

26

SAYISAL HABERLEME

Alper

rneklemeekil 1A'daki basit devreyi ele aln. Anahtar periyodik olarak iki balant arasnda rnekleme oran fs'te deiir. ki ardk seme pulsu arasndaki zaman aral Seme Periyodu Ts = 1/fs'tir. Balantnn ON pozisyonunda olduu zaman-sreci, T ile belirtilmektedir. ekil 1 B, sonu dalga eklinin rneini gsterir: anahtarn ilemi orannda dalga ekli "kesik" grnmektedir, ancak "nemli ekilde farkedilebilir" dir. Daha sonra orijinal sinyalin, bilgi ieriinin kaybolmamasn garantilemenin hangi durumlarda olabileceini aratracaz.

Bant genilii ve spektraekil 1 B'den de akca grlecei gibi, k sinyalinde keskin-kenar pulslarn varl , rneklenmi (numune) sinyalin spektrumunun orijinalinden daha geni olduunu gsterir ve bu yzden iletim kanalnn orijinal sinyal iin bant genilii, istenilenden daha geni olmak zorundadr. Neyse ki, yeterli geni-bant iletim medyas gitgide daha ok ulalabilir olmaktadr (mikrodalgalar, lazerler, fiber optikler vs) ve ayrca, daha sonra da grlecei gibi, puls- modlasyon sistemlerinin bant kalnlnn tabiatnda olan "atk" lar bu tekniin dier avantajlar ile dengelenmitir. Anahtar tarafndan gerekletirilen ilem bir ok ekilde isimlendirilmitir: tektarafl anahtarlama, tek-kutuplu kesme, vs gibi. Bir Haberleme Mhendisi, anahtarn orijinal sinyal ile dk-grev-devir kare dalgann "dorusal olmayan karmn" saladn sylemektedir. ekil 2A, ele aldmz, FMe bant-snrl, orijinal sinyal iin mmkn frekans spektrumu ' gstermektedir. Spektrum, rnekleme frekans fs'te kare dalga ile dorusal olmayan bir karmdan sonra ekil 2B'deki gibi olacaktr. Spektrum bileenlerinin erisi, kare-puls spektrasnn tipik, iyi bilinen "an-ekilli" erisidir.

Shannonun TeoremiC.E. Shannon, Enformasyon Teorisinin babasdr. Adnn verildii teorem, ayn zamanda Seme Teoremi olarakta isimlendirilir ve seme ilemiyle oluan sinyalin orijinal bilgi ieriini korumak iin iki nemli art aklar: Seme genilii (ekil 1 B deki T) ksa, sfra yakn olmaldr. Seme aral, orijinal sinyalin spektrumunun maksimum frekans blmnn en az iki misline eit olmaldr (fs = 1/T). ki arttan ikincisi daha nemlidir. Belirli bir orijinal sinyalin doru iletilebilmesi iin minimum seme orann veya tersine fs orannda belirli bir sistem rneklemesi iin orijinal sinyalin maksimum iletilebilen frekans bileenini gsterir. Bu teoremin temsili ar matematiksel hesaplamalar ierir ve bu klavuzun kapsam dndadr. Ancak aadaki paragrafta anlalr bir anlatm verilmektedir.

27

SAYISAL HABERLEME

Alper

28

SAYISAL HABERLEME

Alper

Nyquist Orannceki paragraftaki durumu salayan seme frekans, bu konu zerinde alm olan bir baka matematikinin onuruna, Nyquist'in oran ad verilmitir. Bunu anlamak iin, seme frekans fs 'i yavaa drdmz hayal ettiimiz, ekil 2B'ye baknz. A ve B 'nin karlat bir noktaya ulalacaktr. Daha ileriye gtrlerek, spektrumun iki ksm, stste gelecek ve karacaktr. Bu sinyalin yeniden inas bu noktadan sonra mmkn deildir. A ve B 'nin karlat yer bir limit durumudur, yani FM = fs - FM veya fs = 2fm olduu zaman.

AliasingYukardaki paragraftaki belirlemeler dorultusunda, seme sisteminden iletilmesi gereken sinyallerin bant-snrl olmas gerektii anlalmaktadr. Bir sinyalin, FMin stndeki frekans bileeni (bak. ekil 2A) kk ve bilgi aktarmak iin o kadar nemli deilse, bu sinyal band snrl olarak bilinir. Bu koul rnekleme durumlar iin geerli deildir nk FMin stndeki herhangi bir frekans bileeni ister istemez tayfl paralarn birbirleri zerine geme etkisi yaratr. Yeniden yaplma esnasnda, orijinal olarak nominal mesaj bandnn dnda olan frekans ktlar da daha dk frekanslar olarak belirirler. Aa doru olan bu frekans dnm olay, bir frekans paras yetersiz rneklenmi olduu zaman meydana gelir, yani eer FM < 2fm ise , ve buna aliasing ismi verilir. Aliasing etkisi, ideal olmayan yeniden oluturucu filtrelerce gnderilen parazit frekanslardan,.daha ciddidir, nk bu ekilde gnderilen frekanslar mesaj bandnn dna debilirler ama alias olmu paralar mesaj bandnn iine debilirler. Aliasing, mesajn rneklemeden nce mmkn olduu kadar filtrelenmesi ve ,eer gerekiyorsa, rneklemenin nominal Nyquist oranndan daha byk oranda yaplmasyla gerekleir. Aliasing olayyla ilgili olarak, rnekleme sistemlerindeki bozukluklarn bir dier nedeni de Shannon'un teoremininin ilk koulunun pratikte tamamen salanamamasndandr; nk gerek sistemler ksa fakat sfr olmayan, sreli rnekleme pulslar ile alr. Bu, rneklenmi sinyalin tayfnn ekil 2B'deki idealinkinden daha farkl olmas demektir. ounlukla tayf genliklerinin an ekilli erisinde "kuyruklar" belirir. (Eer bunu anlamak istiyorsanz, teori ders kitabndaki deiik genilikteki kare dalga dizi pulslarn Fourier tayfn yeniden gzden geirin). Kuyruklar stste gelecek ve yeniden yapmda, aliasing'e benzeyen bir ilemle, ok fazla "arpma" bileenleri oluturacaktr. Baka bir deyile, rnekleme iin kullanlan karedalgalar, gereksiz dk-frekans terimler reten, numune sinyalle karan harmonikler ierir. Bu yn, B4310A eiticisinde incelenecektir.

Analog puls modlasyonu : PAM , PWM ve PPMEer bir mesaj rnek deerlerine uygun olarak belirtilmise, rnek deerlerin (her bir rnek iin bir puls ile) bir dizi periyodik pulsu direk modle ettii, analog puls modlasyon ile iletilebilir. Analog puls modlasyonun bir ok eidi vardr ve terimleri henz standartlatrlmamtr.

29

SAYISAL HABERLEME

Alper

Ancak, ilgileneceimiz 3 tip; puls-genlik modlasyonu (PAM), puls-genilik modlasyonu (PWM) ve puls-pozisyon modlasyonu (PPM) olara isimlendirilmektedir. PWM ve PPM ayn zamanda puls-zaman modlasyonu bal altnda da incelenir. ekil 3, tipik bir mesaj ve ilgili puls-modle olmu dalga ekillerini gstermektedir Anlalr olmas iin, pulslar dikdrtgen eklinde gsterilmi ve puls sresi olduka abartlmtr. Dahas, seme anlarndan nce puls retilemeyeceinden, asl modle dalgalar, mesajla karlatrldnda zaman olarak biraz gecikecektir. ekilde de gsterildii gibi, modle puls parametresi - genlik, sre, ve uygun durum numune deerlerle direk orantl olarak deiecektir. Ancak, PAM ve PWM 'de 0'a ei numune deerleri , genellikle sfrdan farkl genlik veya sre ile belirtilir. Bu uygulama puls 'kaybolmasn" nlemek ve sabit bir pulsda kalmay salamak iindir. kincisi zaman-blm katalamada senkronizasyon amalar asndan nemlidir.

Puls-genlik modlasyonuPAM 'daki dalga ekli, en st genlikleri, mesajn anlk rnek deerleriyle orantl, tek ve ift kutuplu pulslardan oluur. PAM sinyali genellikle, analog sinyalleri ift kodlara (binary codes) deitirecek, puls-modle olmu A/D dntrcsne giri olarak kullanlr. Tayc dalgann , PAM ve Lineer Genlik Modlasyonlar arasnda belli paralelle izilebilir: her iki durumda da sinyalin genlii tarafndan mesaj ierii dntrlr. PAN da aslnda AM 'deki iletim zayfl, deformasyon ve grlt gibi parazit dezavantajlarndan etkilenmektedir. PAM sinyalinin tekrar elde edilmesi: PAM sinyali telefon hatlar zerinden tand zaman, alc ucundaki basit bir dk-geirici filtre, puls-oran frekansn saptracak ve mesaj sinyalinin doruluunu yenilemek iin, pulslar arasndaki alan yeterli lde . doldurulacaktr. PAM sinyali, radyo iletimi iin, yksek bir tayc frekans direk modlE etmek amacyla kullanld zaman, alcdaki AM dedektr puls frekansn ortadan kaldrmak iin dkgeirici filtre gibi davranacaktr. Yine, hibir doruluu kaybedilmez Tekrar elde edilme ileminde gzlemlenecek tek n uyar; dk geirici filtrenin tm temel bant frekans deerlerine, dz bir frekans cevabn ve puls oran frekansnda yeterli zayflatma salamasdr.

Puls-genilik modlasyonuPWM 'de, orijinal) sinyalin her rneinin genlii, ilgili pulsun srekliliine ifrelenmitir Puls, iletim bozukluklarna (zayflama ve parazit) kar korunakl bir parametre olarak PWM PAM zerinden alla gelmi AM 'in yerine getirdii avantajlardan dolay, Analog FM'de olduu gibi daha yararldr. ekil 4, PWM modlatrnn temel ilemlerini gstermektedir.

30

SAYISAL HABERLEME

Alper

PWM 'in tekrar elde edilmesi: PWM sinyali hedefine telefon hatlar yoluyla ulat zaman, orijinal sinyali zmede basit bir entegratr (dk geirici filtre) kullanlr. Filtre kondansatrndeki yk, PWM dalgasnn herhangi bir devrindeki ortalama voltaj, olacaktr. Puls genilii byk olduu zaman, farzedelim ki bir devir zamannn %95'i kondansatr voltaj yk, en yksek tayc voltajn yaklak %95'i olacaktr. Puls genilii kk olduu zaman, farzedelim ki bir devir zamann %5'i , kondansatrdeki voltaj yk, en yksek tayc voltajnn yaklak %5'i olacaktr. Elde edilen k voltaj, genlik olarak PWM dalgasndaki pulslarn geniliine orantl olarak deiir. PWM dalgas, anten-yayml sinyal yoluyla hedefine ulatnda, 'nce bir diod redresr tarafndan fark edilip ve sonra entegratrden (dk geirici filtre) geirilen, tam tayc, bir ift-yan bant sinyalidir. Her AM radyo alcsnda bulunan dedektr, bu ie uygundur. Bu da, normal AM radyo alcsnda bulunan dedektrn, PWM (ifte modle olmu) AM- iletimli sinyali, daha fazla devre deiiklikleri gerekmeden zecei anlamna gelir.

31

SAYISAL HABERLEME

Alper

32

SAYISAL HABERLEME

Alper

Puls-pozisyon modlasyonuPPM 'de orijinal sinyalin her rneindeki genlik, daha nce belirlenmi puls pozisyonuna deitirilir. PPM sistemlerinde, analog sinyal ilk olarak PWM sinyaline deitirilir ve sonra PWM sinyali puls pozisyon modleli sinyale dntrlr. leticideki bu ifte modlasyon gereksiz gibi grnebilir, ancak parazite kar korunmada ilerleme kaydetmesi bu abaya deer. Orijinal PWM sinyalinin neden kullanlmad, modlasyon ekli (PAM, PWM ve PPM) iin, alcnn yksek parazit durumlarnda hatalar karlatrldnda aklk kazanacaktr. PPM iletimi, hatalar ortaya karabilecek parazitleri nlemede dier iki sistemden daha iyidir. Bu da en byk avantajdr. En byk dezavantajysa daha kark bir devreye sahip oluu ve pahalya mal olmasdr. ekil 5 'teki PWM sinyali, bir ters eviriciye giri sinyali olarak kullanlacak; ardndan negatif pulslar bastran bir blok ve kalan ekillendirip iletecek bir dieri takip edecektir. PPM iletiminin tekrar elde edilebilmesi: Alcda, flipflop 'u (ift stabil multivibratr) harekete geirmek iin, PPM giri sinyalinden bir sabit frekans pulsu oluturulur. PPM sinyali, ayn zamanda flip-flop 'un kapanmas iin RESET terminaline uyarlanr. Bu, basit bir dk geirici filtre (voltaj ortalaycs) tarafndan demodle olabilen bir PWM sinyalini yeniden yaratr.

Zaman-blm katlama (TDM)Bu paragrafta, PAM sinyallerini katlama prensiplerine deinilecektir. Ayn prensipler PWM ve PPM sinyalleri katlamak iin de kullanlr. PAM 'nin ilk amac, dk frekans amplifikatrlerindeki g israfn nlemektir. PAM sisteminde dk-grev-devir pulsu kullanm, amplifikatr (ve sistemi) zamann %75'i gibi bir sre boyunca ilem d brakr. Amplifikatrn %25 orannda almas istenilmektedir ancak, zamann geri kalan %75'inde de sistemin dier fonksiyonlarnn uygulanmasna msaade edilmesi istenilmektedir. Bu kullanm zaman paylam veya zaman blm katlama (TDM) olarak isimlendirilir. ekil 6'daki katlama sistemi drt PAM sinyalinin, bir ift tel zerinden karm olmadan ve her bir mesajn ana baz frekansnn tesindeki ana baz frekansn artrmadan tanmasn salar. ekil 6'daki drt mesaj sinyalinin herbiri 300 Hz ile 3 KHz arasndaki btn frekanslar ierir; yle ki ekil, drt telefon ses konumasn gstermek iin ele alnabilir.

33

SAYISAL HABERLEME

Alper

34

SAYISAL HABERLEME

Alper

Saat puls jeneratr k 8 kHz 'de %25 grev devir kare dalgadr ve bir elektronik analog anahtar olan Q1'de kap olarak kullanlr. Ayn kap pulsu 90 derece (bir eyrek devir) geciktirilir ve Q2 anahtarnda kap olarak kullanlr. Daha sonra, Q3' altrmak iin, bir baka 90 derece (toplam 180 derece) daha geciktirilir ve Q4'n de kaplar eyrek devir gecikmeden sonra alr. Her amplifikatrn sadece zamann %25'inde altn aklnzda bulundurun. Drt PAM sinyali, ekil 7'de zaman paylaml voltajlarn toplamlarna karlk gelen k dalga yapsna sahip, toplayc amplifikatrde lineer olarak toplanr. k bazbant frekans, 300 Hz ile 3 kHz aral art 8 X 4 = 32 kaplama sinyal frekans aralnda herhangi bir veya tm frekanslar ierir. TDM iletiminin tekrar salanmas: TEM sinyali, kablo a(Network) zerinden alcya aktarldnda, alcnn her zaman aralnda bilgiyi,

35

SAYISAL HABERLEME

Alper

gidecek kanala doru olarak nitelendirebilmesi iin ereveleme veya senkronizasyon bilgisi ile donatlmaldr. Gerekli bilgi ereve Senkronizasyon ve Zaman Birimi Senkronizasyonu tarafndan ierilmektedir. lki alcy her yeni ereve periyodunun balangcna dair bilgilendirir, ve ikincisi de erevedekiher yeni zaman birimi (kanal) hakknda bilgilendirir. lk sistemlerde bu bilgi, ereve Senkronizasyon Bilgisini (Birleik-kanal sinyalleme) tamak iin bir ses kanaln bu i iin boaltarak tanmtr; dier sistemde ise senkronizasyon bilgisi verinin iine yerletirilmitir (Kanal Kanal sinyalleme). ou modem sistemlerde, birok TDM gvdesi iin senkronizasyon bilgisi ve dier yardmc sinyaller, ayr bir iletim hattyla tanr. (Alla Gelmi Kanal sinyallemesi) Alc, modlatrde kullanlan gibi geciktirilmi kl senkronize kaplama osilatre sahiptir. Bizim rneimizde drt-kanall PAM 0 gvdesinde her kanal 900 lik bir faktrle geciktirilmi kaplama sinyaline sahipti. Kanal 1, kanal 1'in mesaj sinyalinin sisteme girdii zaman alan iletici gibi analog anahtara sahiptir. kinci, nc ve drdnc kanallar da mesaj sinyallerin gemesine izin vermek iin ilgili zamanda alrlar. Drt sinyalin herbiri bireysel devrelere ayrldktan sonra, dk geirici filtre (entegratr) pulslu bilgiyi, analog sinyal haline getirir.

36

SAYISAL HABERLEME

Alper

B4310A SSTEM ANLATIMIekil 9, eiticinin nden grnn gstermektedir. Eiticinin deiik blok ve modllerinin anlatm aadaki gibidir: 4-ton Jeneratr Bu yardmc aygt aslnda iletim sisteminin bir paras olmamasna ramen, eiticinin kullanmn kolaylatrmak iin ayn nite zerinde kullanlr. Bu modl, 0 ile yaklak 8 Vpp aralnda bir seviyede ayarlanabilir 2 sins dalga test sinyali sunar. Sins dalgalar 2720 1380, 760, 3340 Hz (nominal deerlerde) kare dalgalar elde etmek iin, genel karedalga kaynann bir dizi blmnden elde edilir. Sonra kare dalgalar sins dalga elde etmek iin dk geirici filtreden geirilmitir. Bu yaklamn avantaj eitim seti ile alld zaman daha belirgin olur: 4 est sinyalinin birbirleri ile sabit faz ilikileri vardr ve bu durum da dalga eklinin osiloskopta dzgn ve sabit grnmesini salar. Birbirleri ile balantl olmayan drt sinyalin kullanlmas sinyallerin kolayca gzlemlenmesini zorlatrr.

37

SAYISAL HABERLEME

Alper

38

SAYISAL HABERLEME

Alper

39

SAYISAL HABERLEME

Alper

Eer gerekirse, test sinyallerinin maksimum genlikleri ve lm osilatrnn frekans, eitim setinin iindeki titreimlerle ayarlanabilir. Giri Amplifikatr/Genlii ve Frekans Snrlayclar Bu blok, seviye adaptasyonu ve katlaycnn d evreyle balantsn salar. Buna ek olarak, amplifikatrler sonraki ksmlar fazla yklemelerden korumak iin genilik snrlamas (doruklar keserek) salarlar. Ayn zamanda, konuma aralnda band kstlamas temin edilmitir (yaklak 300 ils 3000 Hz arasnda), bu da bu dokmann birinci ksmndaki "Aliasing" paragrafnda anlatlanlara baldr. st frekans kesiminin tek kutupla, dk geirim filtrelemeyle(rencinin Aliasing ola test edip alabilmesi iin yeterli yksek frekans brakr) olduuna dikkat edin. Zamanlama Jeneratr Bu blok, ortak bir kaynaktan balyarak, eitim setinin iletici blmn altrmak gereken zamanlama sinyallerini temin eder. Bu sinyaller unlardr: T1 , T2, T3, T4 : kare dalgalar, i periyodu %25, herbiri bir ncekinden 90 gecikmeli olarak deiirler (1 . ksmn "Zaman Blm Katlama" paragrafna bakn) Bu nedenle 4 sinyalin her biri 4 sinyal giriinin (CH1'den CH4'e kadar) PAM(zar blm katlamas) katlamas iin olan analog anahtarlar harekete geirmek amacyla sra ile aktif olarak dar puls halinde belirir. ereve Senkronizasyonu ve CH senkronizasyonu : bu sinyaller alcnn verici ile senkronize olmas iindir; bylece ,her kanal kna vericinin ilgili giriinden alnan sinyali yklemek iin, alcnn TDM sinyalini doru bir ekilde amas (de-multiplex) salanr. PWM ve PAM iin retilen testere dii sinyali bu klavuzun 1. Blmnde prensipleri takip eden aklanmaktadr. Bu sistem bir TDM sisteminin 4 kanall eitim modeli ve her kanaln bir ses frekans band geii (300 den 3 KHz 'ye kadar) olduundan, her kanaln nominal rnekleme oran 8 KHz tir (1 . Blmdeki Shannon'un teoreminde belirtilen artlara bakn), ve bu nedenle TDM operasyonunun nominal zamanlamas 4 kanal x 8 KHz = 32 KHz dir. leticinin ana osilatr, rencilerin iletim kalitesinin rnekleme oranyla ne gibi bir ilikisi olduunu aratrabilmeleri iin yaklak 20 ile 40 KHz arasnda deiebilir durumda yaplmtr.

40

SAYISAL HABERLEME

Alper

Analog Multiplexer Bu esas olarak 4 analog anahtar, tamamlayc P-kanal ve N-kanal mos transistrlerinden yaplm kat-durumlu cihazlardan olumu bir pakettir. Bu cihazlar devre mhendisine 3-terminalli "siyah kutu" halinde grnrler. ki terminal ift ynl sinyal giri/kdr (veya k/giriidir), nc terminal ise kontrol pinidir bu pindeki yksek seviye, sinyalin gemesi iin anahtar zerindeki ilemi (kapatma) beli Bunlar ok hzl cihazlar olup maksimum ak/kapal ilem hzlar 10 MHz aralndadr T1 den T4'e kadar olan 4 zamanlama sinyali, her kanala bir tane olmak zere, 4 Analog anahtar sra ile harekete geirir. Ortak kta oluan sinyal, CH1 den CH4'e kadar olan 4 giriin zaman-katlamal (time-multiplexed) dalga eklidir. PWM Jeneratr Bu blok esas olarak bir karlatrma devresi (komparatr) iermektedir. "Tayc" testere dii bir girie uyarlanrken PWM TDM sinyali de bir dier girie uyarlanmaktadr. Karlatrc her PAM rneini "dilimler" ve her rnek iin bir puls retir. Bu pulslarn genilikleri PAM dan PWM 'ye evrilen rneklerin genlik seviyeleri ile orantldr. Bu devrenin ilemi bu klavuzun 1. blmnde anlatlan PWM prensiplerinde kullanlan devrenin aynsdr, tek fark bu devrede eit yukar/aa eimleri olan bir testere dii kullanlmasdr; polarizasyon ve bunun gibi dier detaylar kavramsal olarak pek nemli deillerdir. PWM 'den PPM 'e evirici Bu blok, eitim setinin n yznde tek bir kutu halinde gsterilmektedir, bu klavuzun 1. blmndeki ilgili paragrafta anlatlmtr. Her PWM pulsunun n kesici ucunda dar pulslar retilmektedir, bu yzden uygun bir zaman aralnda pulsun pozisyonu orijinal analog sinyalinin genliine baldr. RX Zamanlama Jeneratr Bu blok iletici tarafndan verilen senkronizasyon(sync) bilgisini alr ve ileme sokar. CH senkronizasyon sinyalinin nden gelen blmnn, TDM sinyalinin her zaman aralnn balangcn belirten bir puls olduunu hatrlatalm. te yandan, ereve senkronizasyonunun nden gelen blm her yeni TDM erevesinin balangcn belirtir. Bu hemen hemen 1. Kanaln zamanlama pulsu olan T1 ile ayn anda meydana gelir, bu da her TDM devresinde ilk iletilendir. Analog Demultiplexerlar Bu blok uygun katlayc(multiplexer) birimi olarak ilem grr ve girileri birbirlerine balanm olan 4 analog anahtardan olumaktadr. Anahtarlarn kontrol girileri, alnan TDM sinyali ile balantl olarak sra ile harekete

41

SAYISAL HABERLEME

Alper

geirilir. Bu durumda alnan katlama(multiplex) sinyalinin her rneinin doru ka gnderilmesi salanr. k Amplifikatrleri ve Filitreleri Bunlar, tamamlayc olup ardndan orijinal kanal sinyalinin ekillerini yeniden oluturan dk-geirimli aktif filitreler gelir. X PAM Kprs Bu TX PAM olarak adlandrlr ve PAM ileticisi tarafndan verilen TDM PAM sinyali iin bir alc terminalidir. PAM zerinde alrken bu kpr devresinin k, bir dahaki ilem iin analog demultiplexer 'a balanmaldr. RX PWM Kprs Bu, TX PWM k zerindeki iletici tarafndan verilen TDM PWM sinyalinin alnd terminaldir. PWM 'nin PAM 'ye evrilmesi ayarlanabilir akm kaynayla salanr. Bu kaynak, PWM sinyalinin aktif olduu her zaman kesimi iin devre kesiminde alr. Bu sinyal, uygun ma kablosu ile demultiplexer 'e verilmesi gereken yeniden yklenmi PAM- TDM sinyali olarak belirir. RX PPM Kprs Burada, alnan PPM sinyali ilk olarak PWM 'ye dntrlr ve bu da stte grld zere PAM 'ye dntrlr. PPM 'den PWM 'ye dntrlme u ekilde yaplr : Her PPM pulsu bir ters yz harekete geirir, bu da daha sonra takip eden zaman, aralnn balangcnda yeniden ayarlanr. Meydana gelen dalga ekli ( ters yzn Q sinyali), grev devresi PPM pulsuna bal olan bir kare dalgadr, yani bir PWM TDM sinyali. Daha sonraki ilemler PWM 'deki gibidir.

42

SAYISAL HABERLEME

Alper

DENEYLER NO. 1- PAM lemiekil 10, PAM ilemi iin eitim seti zerinde yaplacak olan balantlar gstermektedir 1 ) letim Zamanlamalar: Osiloskobun 1 . Kanalnda FR Senkronizasyonu devaml grntlenirken, iki ynl osiloskopta T1 , T2, T3, T4 FR SYNC ve CH SYNC deki dalga ekillerini grntleyin. Ayn Y1 zerinde tetikleyin. Her sinyalin dalga eklini inceleyin, ln ve kaydedin ve aralarndaki zamanlama ilikisini tartn. 2) 4-ton jeneratrleri: osiloskobun Y1'i zerinde F1'i sabit bir ekilde grntleyin. Y1i harekete geirin. F1'de olan Y2 balant kn F4'e tayn, seviye kontrollerini gzden geirin ve frekanslar ln. 4 test sinyalinin sabit faz ilikisini gsteren grntnn sabitliini inceleyin. 3) Giri amplifikatrleri: harici sins dalga jeneratr yolu ile 1 . Kanal giriine (eitim seti zerinde CH1 olarak gsterilmitir) 1 KHz lik bir ton uyarlayn. Osiloskop balant k 1'i bu sinyal zerine yerletirin ve balant k 2'yi de giri amplifikatrnn uygun olan kna yerletirin. Uyarlanan sinyalin seviyesini kesinti olmaya balayan (genlik snrlamalar) noktaya kadar ykseltin. Seviyeyi dayanlabilir bir deere yeniden ayarlayn, sonra giri amplifikatrnn band snrlayc zelliklerini kefetmek iin ton jeneratrnn frekans kontroln tayn. 4) Panelin zerindeki F1 test sinyalini sadece CH1'e uyarlayn (gelitirilmi ses azalmalar iin CH2, CH3, CH4 girilerini eer isterseniz topraklayabilirsiniz). Y1'in ve osiloskopun tetii ereve Senkronizasyonu zerindeyken harekete gemesi ile tm test terminalleri zerindeki sinyalleri osiloskopun balant k 2 ile inceleyin, her incelenen dalga ekillerinin aklamasn yapn ve her ynyle kaydedin. TX frekans kontroln deitirirken dalga ekillerinin deimelerini inceleyin ve kaydedin. Alcnn CH1 kndaki yeniden ina edilmi sinyalin kalitesini inceleyin 5) F4' (2720 Hz nominalde) test girii olarak yerletirerek ve TX saat frekans dmesini altrrken yeniden ina edilmi sinyali inceleyerek aliasing fenominasn inceleyin Bu testi F4 yerine F1'i girii olarak kullanarak tekrarlayn. Aliasing bu frekansta dikkate alnmayacak kadar azdr. Nedenini aklayn.

43

SAYISAL HABERLEME

Alper

NO.2-PWM LEMekil 11, eitim setinin PWM-TDM modunda almas iin gereken balantlar gstermektedir.

44

SAYISAL HABERLEME

Alper

45

SAYISAL HABERLEME

Alper

1) lk olarak CH1 deki sinyali uyarlayn ve sonra CH1 giriinden (TX taraf) CH1 kna (RX taraf) kadar olan iletim yolu zerindeki eitli dalga ekillerini kontrol edin. 2) Osiloskopun Y2sinde (Y1 ve osiloskop tetii her zaman "ereve Senkronizasyonunda" sabit bir referans iin) TX PWM dalga eklini grntlerken, bir taraftan da TX frekans kontrolnn etkilerini inceleyin ve ayn zamanda test sinyalinin genlik kontroln deiik deerlere kaydrn. Gzlemlerinizi kaydedin, zellikle sinyallerin zamanlamalarn. 3) Eim kontrolnn deiik deerlerinde PWM den PAM ye yeniden evrilmesini inceleyin. Bunu yaparken ayn zamanda CH1 deki k sinyalinin seviyesini kontrol edin. 4) Aliasingdaki PWM durumunu, PAM durumundaki ayn prosedr ile inceleyin. 5) Alcdaki senkronizasyon kaybolmasnn etkilerini aadaki biimde aln: F1'i sadece CH1'e (CH2, CH3, CH4 girileri topraklama iin ak veya kapal) uyarlayn. Osiloskopun Y1 inde harici tetik FR Senkronizesinin zerinde olmakla birlikte TX PWM sinyalini grntleyin. Osiloskopun Y2 sinde alcnn CH1 kn grntleyin. balantsn kesin. Alc, daha nceden ereve senkronizeli olduundan bir sre daha almaya devam eder (birka saniyeden onlarca saniyeye kadardr bu sre), fakat senkronizasyonu rastgele kaybedebilir: k izi CH1 kndan kaybolur ve senkronizasyon kaybndan dolay her ereve aral meydana geldiinde sra ile CH2, CH3, CH4, CH1 vs. de yeniden belirir. 6) Kanal senkronizasyon kaybnn etkilerini grmek iin yukardaki ilemlerin aynsn F1 ve F2 'yi CH1 ve 2 ka uyarlayn: alrken uygun marn balantsn kesin. k sinyali hemen deiecektir: daha nceden demultiplex olmu ve CH1 ve CH2 klarna verilmi olan sinyallerin her ikisi de sinyale irkin bir grnm vererek CH1'e ular..

NO. 3- PPM LEMekil 12, PPM ilemi iin eitim seti zerinde gerekli olan balantlar gstermektedir. Bu altrma, TX PWM ve TX PPM deki dalga ekillerini incelemeye zen gsterilerek ve PWM den PPM ye evrilme ilemini ve alcnn PWM ve RX PPM deki dalga ekillerini ve PPM'nin PWM ye yeniden evrilmesini inceleyerek bir nceki durumdaki gibi yaplmaldr.

NO. 4- SESL PULS MODLASYON PERFORMANSIBu altrma B4350 iletim kanal simulatrnn kullanlmasn gerektirir. ki modl (84310A ve 84350) birbirlerine ekil 13 de gsterildii zere balanmaldrlar.

46

SAYISAL HABERLEME

Alper

47

SAYISAL HABERLEME

Alper

48

SAYISAL HABERLEME

Alper

lk olarak F1'i CH1'e giri sinyali olarak yerletirerek ve zayflatma yolunu deiik mertebelere ayrrken alcnn CH1 kn ve ses kontrollerini (B4350'yi BB sesine ayarlayn, RF sesine deil) inceleyerek performans deneyin. PAM sistemi, teoriden de beklendii zere (bak blm 1 ), sesten kuvvetli bir biimde etkilenmi olarak belirir. PWM ve PPM, yeniden ina edilmi sinyalin aniden kaybolduu noktaya kadar zayflatmadan (ve ses/zayflatma ayarlamalarndan) etkilenmemi olarak belirir. Bu fenomoni FM analog sistemlerinde gelitirilmi olan ve bu duruma benzeyen "threshold etkisini" renciye hatrlatmaldr.

49

SAYISAL HABERLEME

Alper

B4310B PULS KOD MODLASYON ETM SET PULS VE PULS-KOD MODLASYONU, TEMEL KAVRAMLARIN TEKRARI Genel konularDeneysel veriler ve matematiksel fonksiyonlarn erileri, her ne kadar izerken belirli sayda rnek noktalar kullanlarak yaplm olsalar da, daimi eri olarak grnrler. Eer bu kesik noktalar veya rnekler, birbirlerine yeteri kadar yaknlar ise bunlar birletirerek dzgn bir eri izilebilir ve aralarndaki deerlerin belli bir doruluk derecesine kadar interpolasyonu yaplabilir. Bu nedenle daimi erinin, rnek noktalar tarafndan en uygun biimde anlatlan eri olduu sylenebilir. Buna benzer bir durum da, belirli artlar salayan elektrik sinyallerinin o anlk uygun bir rnek kmeden yararlanlarak elde edilmesidir. Bu durumda eer rnekleme teorisi bize gerekli koullar sylyorsa bizim, sinyalleri devaml gndermek yerine meydana gelen rnek deerleri iletmemiz yeterli olacaktr. Bu da puls modlasyonudur. Puls modlasyonu ve tayc dalga modlasyonu arasndaki tek nemli fark udur: tayc dalga modlasyonunda, modle olmu dalgann baz parametreleri mesaj ile devaml olarak deiirler; puls modlasyonunda ise, her puls'un baz parametreleri mesajn belirli rnek deerleri tarafndan deitirilirler. Genelde pulslar, aralarndaki zamana kyasla olduka ksadrlar, bylece puls modlasyonu yaplm bir dalga ou zaman "kapaldr" (off). Bu zellikten dolay, puls modlasyonu, Tayc Dalga (Carrier Wave, CW) modlasyonuna gre daha fazla avantaj sunmaktadr. lk olarak, iletilen g devaml olarak gnderilecei yerine kk paralar halinde iletilebilirler. Bu da sistem mhendisine cihaz seerken biraz daha tolerans ve serbestlik tanr nk yksek gle alan mikrodalga tpler ve lazerler gibi cihazlar sadece pulslarla altrlrlar. kincisi, pulslarn aralarndaki zaman aralklar dier mesajlarn rnek deerleri ile doldurululabilir, bylece birok mesajn bir iletiim sistemi zerinden iletilmesine izin verir. Zaman konusundaki byle bir multiplexing'e Zaman Blm Multiplexing (Time Division Multiplexing, TDM) ad verilir. Puls ve CW modlasyonu arasndaki bir baka fark da pulslu dalgalarn yeterli DC ve dk frekans ierii tayabilmeleridir. Bu yzden iyi bir iletim de ikinci bir ilem gereini dourur, bu da CW modlasyonudur. Bu ilem tam bir frekans dnm temin eder. Bu durumda, puls modlasyonu bildiimiz modlasyondan daha ok mesaj ilem tekniidir. Daha dorusu, puls modlasyonunun kullanm en ok TDM iin bir mesaj ilemcisi~ olmasdr.

50

SAYISAL HABERLEME

Alper

ki temel puls modlasyon eidi vardr: puls modlasyonu, puls genilii, veya puls pozisyonu gibi analog olanlardr-ki linear modlasyona bir bakmdan benzemektedir; ve ikincisi de digital veya kodlanm pulslardr, bunlarn hi bir CW eiti yoktur. B43 eitim setleri iinde B4310A paneli, ilk eit olan analoglarla ilgilenirken dier paneller B4310B (PCM) ve 84330 (Delta Modlasyonu), belirli tip puls kodlanm modlasyonlarla ilgilenmektedirler. Her iki tip pulslu iletim iin de ana ilem, mesaj dalga ekillerinden meydana gelmi rnek deerlerdir. Biz de tekrarmz bu noktadan balayarak yapacaz.

rneklemeekil 1 A daki basit devreyi gz nne aln. Anahtar, belirli aralklarla rnekleme Oran olan fs deki iki kontak arasnda deimektedir. ki baarl rnekleme pulsu arasndaki zaman aralna rnekleme Sresi Ts = 1 / fs denmektedir. Kontan ak pozisyonda kalma sresinin uzunluu T ile belirtilmitir. ekil 1 B, sonuta meydana gelen dalga eklini gstermektedir: orijinal dalga yaps, anahtarn ilem orannda "kesik kesik" belirir, fakat hala znde "tannabilir" durumdadr. Biz ileride orijinal sinyalinin bilgi ieriinin kaybolmama koullarn aratracaz.

Bandgenilii ve tayflar (spektrumlar)Keskin kenarl pulslarn klarndaki sinyallerin mevcudiyeti, rnek olarak alnm sinyal tayfnn orijinalden daha geni olduunu ima etmektedir ve bunun iin iletim kanalnn orijinal sinyale gerekenden daha geni bir bandgenilii ne sahip olmas gerekmektedir, bu durum da ekil 1 B de ak bir ekilde gsterilmitir. ansl olarak geni-band iletim maddesi, gn getike daha fazla kullanma girmektedir (mikrodalga frnlar, lazerler, fiber optikler vs.) ve ayn zamanda, puls modlasyon sistemlerinin tabiatnda olan bandgenilii "fazlalklar" dier tekniklerle dengelenmi olurlar, bunu da daha sonra greceiz. Anahtar tarafndan yaplan ilemlere eitli isimler verilmektedir: tek ulu anahtarlama, tek kutuplu kesme vs., bunlardan bazlardr. Bir iletiim mhendisine gre anahtar, dk-grev-devirli karedalga ile orijinal sinyalin "linear olmayan bir karmn" gerekletirir. ekil 2A, bizim gz nnde bulundurmakta olduumuz orijinal sinyal bandnn FMe snrlanm olan mmkn frekans tayfn temsil etmektedir. rnekleme frekans fs'de tayf kare dalga ile linear olmayan bir karmadan sonra ekil 2B deki formu alr. Ta f parasnn kab ok iyi bilinen "an ekilli" eridir, bu da karadalga tayfnn tipik bir zelliidir.

Shannon'un TeorisiC. E. Shannon, Bilgi Teorisinin babasdr. Ondan sonraki teoreme rnekleme Teoremi ismi verilmitir ve bu teorem, rnekleme ileminden geen bir sinyalin orijinal bilgi ieriklerinin korunmas konusunda ksaca iki nemli koul belirtmektedir: rnekleme genilii (ekil 1 B deki T) ksa olmaldr; nerdeyse sfra yakn.olmaldr.

51

SAYISAL HABERLEME

Alper

rnekleme aral yle olmaldr ki, rnekleme frekans (fs = 1/T) en azndan orijinal sinyalin tayfndaki maksimum frekans bileiinin iki katna eit olmaldr. Bu koullardan ikincisi en nemli olandr. Bu koul, verilen orijinal bir sinyalin minimum rnekleme orann doru bir ekilde iletilmeye, veya tam aksine, fs orannda bir sistem rneklemesi verilmi ise orijinal sinyal iin maksimum iletilebilir frekans bileiklerini belirtir. Bu teoremin ileme konulmas yksek matematik ierir ve bu klavuzun alan dnda kalr. Fakat bu teoremin aklanmas aadaki pararafta yaplacaktr.

52

SAYISAL HABERLEME

Alper

53

SAYISAL HABERLEME

Alper

Nyquist 'in OranBir nceki pararafn koulunu salayan rnekleme frekansna Nyquist Oran ismi verilmektedir. smini bu durumu zen bir matematikiden almtr. Bunu anlamak iin ekil 28'ye bakn. Bu ekilde biz yava yava rnekleme frekans fs 'yi azalttmz dnyoruz. A ve B'nin karlatklar yerde bir noktaya ulalr. Daha aa gidildiinde, tayfn iki kesimi birbirlerinin zerine geme ve karma eilimi gsterirler. Bu andan itibaren sinyalin yeniden oluturulmas mmkn olamaz. En son snr A ve B 'nin karlatklar yerdir, yani; fm = fs - fm veya fs = 2fm Aliasing Yukardaki pararafta da tartld zere, bir rnekleme sistemi zerinden iletilecek olan sinyalin, band-snrl olmas arttr. Bir sinyalin fm 'in stndeki (bak. ekil 2A) frekans ierii kk ve bilgi aktarabilmek iin o kadar nemli deilse, bu sinyal band snrl olarak bilinir. Bu koul, rnekleme durumlar iin geerli deildir; nk fm 'in stndeki herhangi bir frekans ierii ister istemez tayfl paralarn birbirleri zerine geme etkisi yaratr. Yeniden yaplma esnasnda, orijinal olarak nominal mesaj bandnn dnda olan frekans ktlar da daha dk frekanslar olarak belirirler. Bu aa doru olan frekans evirim olay, bir frekans paras az miktarda rneklenmi olduu zaman meydana gelir, yani fm