Upload
others
View
19
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
ELH 203 Telefon İletim ve Anahtarlama Sistemleri Yılmaz KOÇAK
1
BÖLÜM-1
1. Haberleşme Sistemlerinde Temel Kavramlar-1
1.1.Giriş
Haberleşmenin amacı, herhangi bir biçimdeki bilginin zaman ve uzay içinde
kaynak(verici) adı verilen bir noktadan kullanıcı(alıcı) olarak adlandırılan başka noktaya bir
iletim ortamından (bir çift tel, koaksiyel kablo, fiber hat, uzay) aktarılmasıdır. İlk bilgi akışı,
Mors kodları ile insan sesinin elektriksel olarak iletilmesidir. İnsanların istek ve arzuları ile
teknolojik imkânlar sonucunda; radyo, televizyon, radar ve diğer haberleşme sistemleri
bulunmuş ve insanlığın hizmetine sunulmuştur.
Haberleşme sistemleri, istenilen iletişim türüne göre tasarlanır. Değişik iletişim türlerine şu
örnekler verilebilir:
Birbirinden uzakta iki kişi birbirlerine mesaj göndermek isterlerse, hat(kanal) adı verilen bir
bilgi aktarım kablosu kullanılabilir.
Aralarında iletişim kurmak isteyen çok sayıda kişi varsa, bir ya da birkaç merkezi
anahtarlama istasyonu bulunan bir telefon sistemi kullanılabilir.
Kısa mesafeler içinde birbirlerine bilgi iletmek isteyen az sayıda kullanıcı varsa ve bunlar
sürekli yer değiştiriyorlarsa, alıcı-verici olarak da adlandırılan bir çeşit radyo iletişimi
gereklidir.
Çok sayıda kullanıcıya bilgi göndermek isteyen tek bir kaynak varsa, bir radyo ya da TV
vericisi kullanılabilir. Bu durumda, haberleşme sistemi tek bir kaynak ve çok sayıda alıcıdan
oluşur.
1.2. Bir Haberleşme Sisteminin Bileşenleri
Genel olarak bir haberleşme sistemi, gönderilecek bilginin üretildiği kaynak ve giriş
dönüştürücüsü (çeviricisi, transdüser), gönderici, kanal, alıcı ve çıkış dönüştürücüsünden oluşur.
Kaynak tarafından üretilen bilgi, sesin bir şekli (ses kaynağı), bir resim (görüntü kaynağı) veya
herhangi bir dilde metin olabilir. Giriş çeviricisi, kaynak çıkışındaki sinyalin gönderilmeye
uygun formdaki elektrik sinyaline çevrilmesi için kullanılır. Elektronik haberleşme sisteminde,
verici, kanal ve alıcı en önemli kısımlardır. Haberin cinsine ve iletişim türüne göre değişiklik
arz etmesine rağmen, bir bilginin bir yerden alınıp diğer bir yere aktarımı için kullanılacak
haberleşme sistemi, temel olarak Şekil-1.1’deki blok şeması ile gösterilebilir.
ELH 203 Telefon İletim ve Anahtarlama Sistemleri Yılmaz KOÇAK
2
Şekil-1.1 Tipik bir haberleşme sisteminin blok diyagramı.
1.2.1. Ara bileşenler
1.2.1.1. Haber (Bilgi) Kaynağı (information source)
Çeşitli bilgi kaynakları var olduğu için giriş mesajı değişik biçimlerde ortaya
çıkabilir. Haber kaynağı tarafından üretilen bilgiler;
Ses, konuşma, müzik, görüntü ve resim gibi zamanın sürekli bir işlevi olan analog bilgiler
olabilirler.
Bilgisayarlar arası bilgi aktarımında kullanılan “0” ve “1”’ler gibi ayrık sembollerden
oluşan ikili kodlu diziler, grafik semboller, mikroişlemci işlem kodları gibi sayısal bilgiler
olabilirler.
Ancak çoğu zaman, kaynak bilgi ilk haliyle iletim için uygun değildir ve bu nedenle iletimden
önce daha uygun bir şekle dönüştürülürler. Sayısal haberleşme sistemlerinde analog bilgi
sayısal, analog haberleşme sistemlerinde ise bilgi analog bilgiye dönüştürülür.
1.2.1.2. Giriş dönüştürücüsü (input transducer)
Bilgi kaynağı tarafından üretilen giriş mesajının iletime uygun olması için, bir
dönüştürücü yardımıyla elektriksel işaretlere (elektriksel akım veya gerilim değişmelerine)
dönüştürülmesi gerekir. Bu amaç için enerji dönüştürücülerinden faydalanılır. Örneğin; bir
mikrofon yardımı ile ses ve akustik dalgalar, video kamerası ile de görüntüler elektriksel
işaretlere dönüştürülürler.
ELH 203 Telefon İletim ve Anahtarlama Sistemleri Yılmaz KOÇAK
3
1.2.1.3. Çıkış dönüştürücüsü (output transducer)
Alıcı tarafta elde edilen elektriksel işaretlerin kullanıcılar açısından bir anlamının
olabilmesi için uygun bilgi biçimlerine dönüştürülmesi gerekir. Aynen giriş dönüştürücüsünde
olduğu gibi bu amaç için de enerji dönüştürücülerinden faydalanılır. Bu elektriksel işaretler,
örneğin, hoparlör yardımıyla ses veya konuşmaya, foto-elektrik tüpler yardımıyla da
görüntüye dönüştürülürler. Bir haberleşme sisteminde giriş ve çıkış dönüştürücülerinin var
olduğu varsayılarak, bundan sonra temel olarak işaretin iletimi üzerinde durulacaktır.
1.2.2. Temel bileşenler
Herhangi bir haberleşme sistemi, verici (transmitter), haberleşme kanalı (communication
channel), ve alıcı (receiver) olmak üzere üç ana kısımdan oluşur. Bu kısımların her biri işaret
iletiminde önemli bir rol oynar.
1.2.2.1. Verici (transmitter)
Verici, haberleşme kanalının özelliklerine uyan bir işaret üretmek amacıyla giriş
işaretini işler ve iletim için uygun bir biçime dönüştürür. Giriş işaretinin iletime uygun hale
getirilmesi (iletim kolaylığı, kanal gürültüsünün azaltılması ve çoğullama) modülasyon ile
sağlanır. Haberleşme sistemi analog ise kodlama (coding) işlemine gerek yoktur. Sonuç olarak,
analog işaretler bir haberleşme kanalı üzerinden taşıyıcı modülasyonu yoluyla doğrudan
doğruya gönderilirler.
Radyo ve televizyon yayınlarında, her bir verici istasyonu için frekans aralıkları
tahsis edilmiştir. Bunun amacı, gönderilecek işaretlerin birbirine karışmasını engellemek ve
frekans alanından olabildiğince çok yararlanmaktır. Bu sebeple verici, kendine tahsis edilen
frekans bandında olacak şekilde gönderilecek olan işaretleri ilgili frekans bandına kaydırır.
Böylece, birçok radyo istasyonu tarafından gönderilen işaretler birbirleriyle karışmazlar. Tüm
bu işlemler, modülasyon ile sağlanır.
Analog iletişim sistemlerinde modülasyon, analog sinüzoidal bir taşıyıcının belirli bir
özelliğini (genlik, frekans ve faz) mesaj işaretine göre değiştirme ve daha sonra da
modülasyonlu taşıyıcının iletimini gerçekleştirme sürecidir. Üç tip taşıyıcı modülasyonu olup,
bunlar; genlik modülasyonu (amplitude modulation, AM), frekans modülasyonu (frequency
modulation, FM), ve faz modülasyonu (phase modulation, PM) olarak adlandırılırlar.
1.2.2.2. Haberleşme kanalı (communication channel)
Haberleşme kanalı, mesaj işaretini vericiden alıcıya göndermek (aktarmak) için
kullanılan fiziksel bir iletim ortamıdır. Telsiz haberleşmesinde, kanal genellikle atmosferdir
(serbest uzaydır). Diğer taraftan, telefon kanalları, telli bağlantılar (havai hatlar, kablolar), fiber
ELH 203 Telefon İletim ve Anahtarlama Sistemleri Yılmaz KOÇAK
4
optik kablolar ve telsiz (mikrodalga radyo) gibi çeşitli iletim ortamlarını kullanırlar. Ayrıca,
koaksiyel (coaxial) kablolar, lazer ışınları ve dalga kılavuzları da haberleşme kanallarına
örnek olarak verilebilir. Bu haberleşme kanallarından bazılarına ilişkin önemli özellikler
aşağıda özetlenmiştir.
1.2.2.2.1. Tel hatlı (kablolu) kanallar (Wireline channels)
Telefon ağları, ses işaretlerinin iletimi ve aynı zamanda veri ve görüntü iletimi için
tel hatların kullanımını yaygınlaştırmıştır. Bükülü çift iletkenli hatlar ve koaksiyel
(eşmerkezli, eş eksenli) kablolar, temel olarak orta seviyede bant genişlikleri sağlayan
kılavuzlanmış elektromanyetik kanallardır. Şöyle ki, genellikle bir kullanıcıyı merkez ofise
bağlamak için kullanılan telefon hatları bir kaç yüz kilo hertz (KHz) bant genişliklerine
sahipken koaksiyel kablo megahertzler (MHz) mertebesinde kullanılabilir bant genişlikleri
sunar. Şekil-1.2’de dalga kılavuzları ve fiber optikleri de kapsayan kılavuzlanmış
elektromanyetik kanalların frekans aralıkları gösterilmektedir. Bu tip kanallar yoluyla iletilen
işaretler, hem genlik hem de faz bozulmalarına ve toplamsal gürültüye maruz kalırlar.
Bükülü çift iletkenli hatlar ayrıca birbirine yakın kanallardan dolayı oluşan girişime (crosstalk
interference) meyillidirler.
Şekil-1.2. Kılavuzlanmış tel hatlı kanallar için frekans aralıkları.
ELH 203 Telefon İletim ve Anahtarlama Sistemleri Yılmaz KOÇAK
5
1.2.2.2.2. Fiber optik kanallar (Fiber optic channels)
Fiber optik kanallar, koaksiyel kablolardan çok daha fazla bant genişlikleri sunarlar. Bir
haberleşme kanalının bilgi taşıma kapasitesi, bu kanalın bant genişliği ile doğru orantılıdır.
Başka bir deyişle, bant genişliği ne kadar fazla olursa, kanalın bilgi taşıma kapasitesi de o
kadar fazla olur. Fiber optik kanallarda kullanılan taşıyıcı ışık frekansları 1014
Hz ile 1015
Hz
arasında olup, bu yaklaşık olarak 100.000 GHz’lik kanal bant genişliği kapasitesi demektir. Bu
açıdan bakıldığında fiber optik kablolar, telefon şirketlerinin kullanıcılarına ses, veri, fax, ve
görüntü iletimi gibi geniş bir yelpazede hizmet vermesine imkan sağlar. Bir fiber optik
haberleşme sisteminde verici veya modülasyon işlemini gerçekleştiren modülatör, ya bir ışık
yayan diyot (LED) ya da bir lazer’dir. Bilgi, mesaj işareti ile ışık kaynağının şiddeti
değiştirilerek (modülasyon) iletilir. Işık, bir ışık dalgası olarak fiber yoluyla yayılır ve iletim
yolu boyunca işaret zayıflamasını karşılamak, telafi etmek için periyodik olarak kuvvetlendirilir
(Sayısal haberleşmede ise ışık ilk olarak belirlenir ve tekrarlayıcılar (repeater) ile yeniden
üretilir). Alıcı tarafta ise ışık şiddeti bir foto diyot ile tespit edilir. Foto diyot çıkışı, üzerine
çarpan ışığın gücü ile orantılı olarak değişen bir elektriksel işarettir.
1.2.2.2.3. Telsiz (kablosuz) elektromanyetik kanallar (Wireless electromagnetic channels)
Radyo haberleşme sistemlerinde elektromanyetik enerji, iletim ortamına (serbest uzay)
bir anten ile aktarılır. Antenin fiziksel boyutu ve yapısı, esas olarak, iletilmek istenen işaretin
frekansına bağlıdır. Elektromanyetik ışınımın (radyasyon) verimli olabilmesi için, antenin
boyu dalga boyunun 1/10’nunda daha büyük olması gerekir. Sonuç olarak, AM frekans
bandında yayın yapan bir radyo istasyonu, örneğin f = 1 MHz için, en az 300 metrelik bir
antenin kullanımını gerektirir. Şöyle ki, 8
6
c 3.10300m.
f 1.10
Burada; c: Işık hızı (m/sn) f: iletilecek işaretin frekansı (sn) λ: dalga boyu (m)
Şekil-1.3’de telsiz elektromanyetik kanalların frekans bantları verilmiştir. Serbest
uzayda elektromanyetik dalgaların yayınım biçimleri; yer dalgası yayınımı (ground-wave
propagation), gök dalgası yayınımı (sky-wave propagation), ve uzay dalgası yayınımı (hem
direkt hem de yerden yansıyan dalgaları içerir) olmak üzere üç sınıfta incelenebilir. Uzay
dalgası yayınımına aynı zamanda görüş hattı iletimi (Line-Of-Sight (LOS) propagation) de
denir.
Şekil-1.4’te verici ve alıcı antenleri arasında dalga yayınımının biçimleri
gösterilmektedir. Bu yayınım biçimlerinin hepsi her radyo iletişim sisteminde mevcuttur.
Ancak, bunlardan bir veya ikisi, belli frekans aralıklarında ya da belirli tür ortamlar için (arazi
yapısı) ihmal edilebilirler. Örnek olarak, 1.5 MHz altındaki frekanslarda en iyi iletimi yer
dalgaları gerçekleştirir. Buna karşılık, frekansın artmasıyla yer kayıpları hızla artar. Gök
dalgaları, yüksek frekans uygulamaları için kullanılırken, uzay dalgaları ise çok yüksek
ELH 203 Telefon İletim ve Anahtarlama Sistemleri Yılmaz KOÇAK
6
frekanslar (VHF) ve üstünde kullanılır.
Şekil-1.3 Telsiz elektromanyetik kanallar için frekans tahsisleri.
Dalga boyunun 10 km’den fazla olduğu VLF (Very Low Fequency) ve ELF (Extremely
Low Fequency) frekans bantlarında, yeryüzü ve iyonosfer, elektromanyetik dalga yayınımı
için dalga kılavuzu görevini görür. Bu nedenle, bu frekans bantları temel olarak gemiler arası ve
gemi-kıyı arası haberleşmede kullanılır ve bu frekans bantlarında tahsis edilen kanal bant
genişlikleri oldukça düşüktür (genellikle merkez frekansının %1-%10’dan daha küçüktür).
Sonuç olarak, bu kanallarla bilginin iletimi nispeten düşük hızlı olup sayısal haberleşme
yapmaya sınırlandırılmışlardır. Sözü edilen frekanslarda etkin olan gürültü tipi, özellikle
tropik bölgelerdeki gök gürültüsünün sebep olduğu gürültüdür. Örtüşme veya girişim
(interference) olarak adlandırılan iletişim kargaşası, bu frekans bantlarının birçok kullanıcı
tarafından meşgul edilmesi nedeniyle oluşur.
Yer dalgası yayınımı, orta frekans (MF) bandındaki frekanslara sahip işaretlerin
baskın olduğu yayınım biçimi olup, bu frekans bandı AM yayını ve denizcilik haberleşmesinde
kullanılır. AM yayınında, güçlü radyo istasyonlarının varlığında bile, yer dalgası yayınımı
yaklaşık olarak 100 mil (1 mil = 1.609344 km) ile sınırlıdır.
ELH 203 Telefon İletim ve Anahtarlama Sistemleri Yılmaz KOÇAK
7
Şekil 1.4 Elektromanyetik dalgaların yayınım biçimleri.
Gök dalgası yayınımı, ufkun üzerine yönlendirilmiş elektromanyetik dalgaların
yayınım biçimi olup yüksek frekans (HF) bandındaki (yaklaşık olarak 30 MHz’e kadar olan
işaretler) işaret iletimleri için kullanılır. Bu yayınım biçiminde çok sık karşılaşılan
sorunlardan biri, çok-yollu işaret (multipath signal) kavramıdır. Çok-yollu işaret, vericiden
gönderilen işaretin alıcıya farklı gecikmelere sahip birçok yayınım yolları ile ulaşması
durumunda oluşur. Çok-yollu işaret genel olarak sayısal bir haberleşme sisteminde
semboller arası girişimin (ISI, InterSymbol Interference) oluşmasına neden olur. Ayrıca, bu
şekilde alıcıya ulaşan işaretin bazı özelliklerinde (genlik, faz, frekans) bozulmaların oluşması
olasıdır. Haberleşme literatüründe bu olumsuz duruma, işaret sönümlemesi (signal fading) adı
verilir. Birçok insan geceleyin radyo dinlerken bu durumu tecrübe etmiştir yani gürültülü ses ve
seslerin birbirine karışması durumuyla karşılaşmıştır. Yüksek frekanslardaki (HF) toplamsal
gürültü (additive noise), atmosfer gürültüsü ve ısıl gürültünün (thermal noise) bir bileşimidir.
30 MHz’in üzerindeki frekanslar, oldukça düşük kayıplarla iyonosfer yoluyla yayınım
yaparlar ve uydu haberleşmesine imkân sağlarlar. Bu sebeple VHF (Very High Fequency) ve
üzerindeki frekans bantlarında baskın (dominant) olan yayınım biçimi, uzay dalgası veya LOS
yayınım biçimidir. Kara haberleşme sistemlerinde, verici ile alıcı antenlerinin görüş hattında
bu antenlerin birbirini görmesini engelleyecek arada herhangi bir engelin bulunmaması
gerekir. Bu yüzden, VHF ve UHF (Ultra High Frequency) frekans bantlarında yayın yapan
TV istasyonlarının geniş bir coğrafi alan üzerinde etkin olabilmesi için verici antenleri yüksek
ELH 203 Telefon İletim ve Anahtarlama Sistemleri Yılmaz KOÇAK
8
tepeler üzerine inşa edilirler.
Genel olarak, yeryüzünün eğikliği uzay dalgası yayınımına sınırlama getirir. Dağ ve
benzeri fiziksel engellerin olmadığını varsayarak, yeryüzü yüzeyinden h ft (1 ft = 0.3048 m)
yüksekliğe kurulan bir verici anteni için görüş hattı radyo ufku yaklaşık olarak d 2h
mil’dir. Örneğin; 1000 ft’lik bir tepe üzerine monte edilen bir TV anteni, yaklaşık olarak 50
mil’lik bir bölgeye yayınlarını ulaştırabilme imkânına sahiptir. Diğer bir örnek, 1GHz’in
üzerindeki frekanslarda telefon ve video haberleşmesinde yaygın olarak kullanılan radyo röle
sistemleri oldukça yüksek tepelere veya yüksek binaların (gökdelen) üzerine monte edilirler.
VHF ve UHF frekans bantlarında çalışan haberleşme sistemlerinin performansını
sınırlayan baskın gürültü, alıcının girişi ve çıkışında üretilen ısıl gürültü ve antende toplanan
kozmik gürültülerdir. 10 GHz üzerinde SHF (Super High Fequency) bandındaki frekanslarda,
atmosferik şartlar işaretin iletiminde önemli rol oynarlar. Bu şartlar işaretin iletimini zorlaştırır
ve işarette ciddi oranda zayıflamaların oluşmasına neden olur. Örneğin, şiddetli yağış
haberleşme sisteminin devre dışı kalması ve bilgi iletiminin tamamen kesilmesine varan son
derece yüksek yayınım kayıplarına neden olabilir. EHF (Extensively High Fequency) bandı ve
üzerindeki frekanslar, serbest uzayda LOS optik haberleşme sağlayabilen elektromanyetik
spektrumun kızılötesi ve görünür ışık aralığına karşı düşer. Şu ana kadar, bu frekans bantları
deneme amaçlı olarak örneğin uydudan uyduya haberleşmede kullanılmaktadır.
1.2.2.2.4. Sualtı akustik kanallar (Underwater acoustic channels)
Son zamanlarda deniz altı araştırmalarında gözlenen sürekli artış, deniz altından
sensörler vasıtasıyla elde edilen verilerin işlenmesini gerekli hale getirmiştir. Bu amaçla,
bilginin uydu yardımıyla veri toplama merkezine aktarılması mümkün kılınmıştır.
Elektromanyetik dalgalar, son derece alçak frekanslar hariç, deniz altında uzun
mesafelere yayınım yapamazlar. Ancak, bunun gibi alçak frekanslardaki işaretlerin iletimi,
büyük ve güçlü vericilerin kullanımı gerektirdiğinden dolayı zor ve pahalı bir işlemdir.
Su içerisinde elektromanyetik dalgaların zayıflaması, deri kalınlığı (skin depth) adı
verilen bir ölçüt ile ifade edilebilir. Deri kalınlığı, işaretin 1/e (e ~ 2.71) çarpanı ile
genliğinin zayıflatıldığı mesafeye karşı düşer. Deniz suyu için deri kalınlığı,
250
f
ifadesi ile hesaplanır, burada f Hertz, δ ise metre boyutundadır. Örneğin, f = 10 kHz’lik bir
işaret için deri kalınlığı δ = 2.5 m’dir. Diğer taraftan, akustik işaretler onlarca hatta yüzlerce
kilometre mesafelere yayınım yapabilirler.
Bozucu etki olarak gürültü, etkisini deniz altı işaret haberleşmesinde de gösterir.
Buradaki gürültü, insan tabanlı akustik gürültü, midye, balık ve buna benzer deniz varlıklarının
sebep olduğu gürültüler olarak ifade edilebilir.
ELH 203 Telefon İletim ve Anahtarlama Sistemleri Yılmaz KOÇAK
9
1.2.2.2.5. Haberleşme Kanallarının Matematiksel Modelleri
Fiziksel kanallarla bilginin aktarımı için tasarlanan haberleşme sistemlerinde, iletim
ortamının birçok özelliğini yansıtan matematiksel modelleri oluşturmak sistemlerin analizi ve
tasarımı açısından önemlidir. Kanal için oluşturulan matematiksel model, verici kısmındaki
kodlayıcı ve modülatörün, alıcı kısmında ise demodülatör ve kod çözücünün tasarımında
kullanılır. Burada, uygulamada karşılaşılan birçok fiziksel kanalı karakterize etmek için
yaygın olarak kullanılan kanal modellerinden bazı örnekler verilecektir.
1.2.2.2.5.1. Toplamsal gürültü kanalı (Additive noise channel)
Bir haberleşme kanalı için en basit matematiksel model Şekil-1.5.’te blok yapısı
verilen toplamsal gürültü kanalı’dır,
Şekil-1.5. Toplamsal gürültü kanalının matematiksel modeli.
Bu modelde, vericiden gönderilen işaret s(t) bir toplamsal rasgele gürültü süreci n(t) ile
bozulmaya uğramaktadır. Fiziksel olarak toplamsal gürültü süreci, haberleşme sisteminin alıcı
kısmındaki kuvvetlendirici ve elektronik elemanlardan veya iletişimde karşılaşılan girişim
etkisinden dolayı meydana gelebilir.
Eğer gürültü esas olarak alıcıdaki kuvvetlendiriciler ve elektronik elemanlar
tarafından üretiliyorsa, bu gürültü ısıl gürültü (thermal noise) olarak tanımlanır. Bu tip
gürültü istatistiksel anlamda Gauss gürültü süreci (Gauss noise process) olarak adlandırılır.
Bu durumda, kanal için tasarlanan matematiksel model, genel olarak toplamsal Gauss
gürültü kanalı adını alır. Bu kanal modeli, fiziksel haberleşme kanallarının geniş bir sınıfına
uygulanabilirliğinden ve matematiksel anlamda izlenebilme kolaylığından dolayı, birçok
haberleşme sisteminin analizi ve tasarımında ağırlıklı olarak kullanılır. Bu model tipinde,
kanal zayıflatması modele kolaylıkla dâhil edilebilir. İletim esnasında işaret, kanaldan dolayı
zayıflamaya maruz kalmış ise, bu durumda alıcıya gelen işaretin matematiksel ifadesi
r(t) = as(t) + n(t) (1.1)
biçiminde olacaktır. Burada a zayıflatma katsayısıdır.
ELH 203 Telefon İletim ve Anahtarlama Sistemleri Yılmaz KOÇAK
10
1.2.2.2.5.2. Doğrusal Zamanla Değişmeyen Filtre kanalı (Linear time-invariant (LTI)
filter channel)
Tel hatlı telefon kanalları gibi bazı fiziksel kanallarda, filtreler, belirli bant genişliği
sınırlarını aşmayacak şekilde işaretleri iletmek ve böylece bir işaretin diğerine karışmasını
önlemek amacıyla kullanılır. Matematiksel olarak bu tip kanallar, Şekil-1.6’da gösterildiği
gibi, genelde toplamsal gürültülü doğrusal zamanla değişmeyen (LTI) filtre kanalları olarak
karakterize edilirler.
Şekil-1.6. Toplamsal gürültülü doğrusal zamanla-değişmeyen filtre kanalının matematiksel modeli.
Şekil-1.6’daki kanalın girişindeki işaret s(t) olduğuna göre çıkışındaki işaret r(t)
r(t) s(t)*h(t) n(t)
h( )s(t )d n(t)
(1.2)
eşitliği ile elde edilir. Burada h(t), LTI filtrenin impuls (birim darbe) yanıtı olup; * ise katlama
(convolution) operatörünü belirtir.
1.2.2.2.5.3. Doğrusal Zamanla Değişen Filtre kanalı (Linear time-variant filter channel)
İletilecek olan işaretin zamanla-değişen çok yollu yayınımı ile sonuçlanan su altı
akustik kanallar ve iyonosfer tabanlı radyo kanalları gibi fiziksel kanallar, matematiksel
olarak, impuls yanıtı h(τ; t) olan zamanla-değişen doğrusal filtrelerle modellenebilirler. h(τ; t),
t – τ anında kanala uygulanan bir impulstan dolayı kanalın bu impulsa t anında verdiği yanıta
karşı düşer. Bu yüzden, τ geçen süreyi (elapsed time) belirtir. Toplamsal gürültü ile bozulmuş
doğrusal zamanla-değişen filtre kanalının matematiksel modeli Şekil-1.7’de verilmiştir.
s(t) giriş işareti için, Şekil-1.7’deki kanalın çıkışındaki r(t) işareti aşağıdaki gibi tanımlanır.
r(t) s(t)*h( , t) n(t)
ELH 203 Telefon İletim ve Anahtarlama Sistemleri Yılmaz KOÇAK
11
h( , t)s(t )d n(t)
(1.3)
Şekil-1.7. Toplamsal gürültülü doğrusal zamanla-değişen filtre kanalının matematiksel modeli.
İyonosfer (30 MHz’in altındaki frekanslarda) ve gezgin hücresel radyo (mobile cellular radio)
kanalları gibi fiziksel kanallar yoluyla işaretin yayınımı için iyi bir model örneği, (1.3)’deki
eşitliğin özel bir durumuna karşı düşmekte olup, bu modelin zamanla-değişen impuls yanıtı
L
k kk 1
h( , t) a (t) ( )
(1.4)
biçimindedir. Burada {ak(t)} L adet yayınım yolu (çok yollu yayınım) için zamanla-değişen
zayıflatma katsayılarını tanımlar. (1.4)’deki eşitlik (1.3)’de yerine konursa, alıcı tarafta elde
edilen işaret
L
k kk 1
r(t) a (t)s(t ) n(t)
(1.5)
şeklinde olur. Böylece alınan işaret, her bir bileşeni {ak} katsayısı ile zayıflatılmış ve {τk}
süreleri ile geciktirilmiş L adet çok yollu bileşenden oluşur.
1.2.2.3 Alıcı (Receiver)
Alıcı, iletim ortamından gelen işaret üzerinde iletim kayıplarına karşı kuvvetlendirmenin
yapıldığı ve giriş işaretinin yeniden elde edilmesi amacıyla demodülasyon ve kod çözme
işlemlerinin gerçekleştirildiği kısımdır. Ancak hatırlanacağı üzere, analog haberleşme
sistemlerinde kod çözme işlemine gerek yoktur.
Böylece, elektriksel olarak elde edilen işaret çıkış dönüştürücüsü yardımıyla ilgili veri biçimine
(görüntü, ses, konuşma, vb.) çevrilir ve değerlendirmeye tabi tutulur.
ELH 203 Telefon İletim ve Anahtarlama Sistemleri Yılmaz KOÇAK
12
1.3. Bir Haberleşme Sistemini Etkileyen Unsurlar
Bir haberleşme sisteminde kanalın iletişimi etkileyen iki önemli özelliği vardır;
Bozunum (distorsiyon)
Gürültü (noise)
Eğer kanaldaki işaretin değişmesi, sadece bir sabit ile çarpım ve/veya bir zaman gecikmesi ile
ifade edilebilirse kanal bozunumsuzdur, aksi durumda, bozunumludur denir. Şekil-1.8’de
bozunumsuz bir kanalın s(t) giriş işaretine yanıtı gösterilmektedir.
Şekil-1.8. Bozunumsuz bir kanalın s(t) girişine yanıtı.
Kanalın diğer bir önemli etkisi de rasgele gürültüdür. Gürültüsüz bir ortamda işaretin
iletimi son derece basittir. Ancak pratik uygulamaların çoğunda rasgele gürültü daima vardır.
Haberleşme sistemlerinin tasarımında, gürültü içerisinde işaretin seçilebilirliğini sağlayıcı
önlemler alınır.
Kullanım alanlarına göre, haberleşme sistemlerinde genel olarak beklenenler
aşağıdaki gibi özetlenebilir:
Konuşma naklinde: Alıcı uçta elde edilen konuşmaların anlaşılır olması esastır. Konuşanı
sesinden tanıma önemli değildir.
Veri (Data) naklinde: Alıcı uçta elde edilen ikili sayıların doğru olarak alınması gerekir.
Genellikle “1” veya “0”’ın alıcı tarafta doğru olarak belirlenmesi gerekir.
Müzik naklinde: Alıcıda alınan seslerin orijinaline uygun olması beklenir. Doğal oluşum
bozulmamalıdır.
Resim naklinde: Alıcı tarafta elde edilen resim aslına benzemelidir. İdeal olanı, aslının
kopyası olmasıdır.
Haberleşme sistemleri kurulurken yukarıda bahsedilen beklentilerin sağlanabilmesi için
aşağıdaki hususlara dikkat etmek gerekir.
1. Bant genişliği (Bandwidth): İşaretin frekans bileşenlerinin bilinmesi, uygun kanal
bant genişliğinin tahmini için gereklidir.
2. Bozunum (Distortion): İletim yolunda işaretin bozulmadan nakli için şekil
değiştirmemesi gerekir. Genlik ve faz bozumu olarak sınıflandırılır.
3. Zayıflama (Attenuation): İşaretin iletim zayıflamasının az olması istenir. Aksi
durumda işareti gürültüden ayırmak güçleşir. Bu yüzden seviye ölçümleri (desi-Bell =
ELH 203 Telefon İletim ve Anahtarlama Sistemleri Yılmaz KOÇAK
13
dB) yapılır.
4. İşaretin gürültüye oranı (Signal-to-Noise Ratio, SNR): SNR, işaret gücünün
gürültü gücüne oranı olarak tanımlanır. Habere ait işaret ile gürültü arasındaki bu oranın
yeterli olması gerekir. Haberleşmedeki işarete bağlı olarak bu oran yeterince büyük
olmalıdır.
5. Kanallar arası etki (Crosstalk): Çok kanallı haber naklinde kanalların birbirini
bozmaması gerekir. Bunu sağlayıcı tedbirler alınır.
6. Haber gönderme hızı (Communication rate): Haber miktarına (enformasyona) bağlı
olarak, haber gönderme hızı frekans bant genişliğine bağlı olarak değişim gösterir. Hızın
bir ölçüsü olarak bant genişliği kavramı, hem işaretlere hem de sistemlere
uygulanır. Şöyle ki, zamanla hızlı değişim gösteren bir işaretin frekans içeriği veya
spektrumu geniş aralıkta dağılım gösterir ve bu işaret geniş bir bant genişliğine
sahiptir denir. Sonuç olarak, verilen bir haber miktarını nakletmek için gereken
zaman, bant genişliği ile ters orantılıdır.
1.3.1 Enformasyon ve Bant Genişliği
Eğer, bir haberleşme sisteminin temel amacı bilginin (enformasyonun) bir noktadan
diğerine nakli ise, bu durumda sistemlerin birbirlerine olan bağıl üstünlüklerini ve
performanslarını gönderilen enformasyon miktarını ölçmeksizin açıklamak mümkün değildir.
Bir TV sisteminde nakledilen enformasyon miktarı ile bir terminalden merkezi bilgisayara
transfer edilen enformasyon miktarının karşılaştırılması buna örnek olarak verilebilir.
1940 yıllarında Bell Telefon laboratuarı araştırmacılarından C. E. Shannon,
enformasyon ve hatasız nakil edilebilecek ortalama enformasyon miktarına ilişkin ilk önemli
sonuçları yayınlamış ve bunu takiben bağımsız bir disiplin olarak Enformasyon Teorisi
gelişmiştir. Oldukça teorik olan bu konu, burada tartışılmayacaktır. Ancak, enformasyon ile
bant genişliği arasındaki ilişki özellikle incelenecektir. Bunun için, bir müzik yayınının
transmisyonunu ele alalım. İnsan kulağının işitebileceği enformasyon 0 Hz’in biraz
üzerinden 15 KHz’e kadar olan bölgededir. Bu nedenle, eğer bu müzik yayınını bir radyo
istasyonundan dinliyorsak tüm enformasyonun işitilebilmesi için istasyon en az 15 KHz’lik bir
bant genişliği kullanmalıdır. Hâlbuki standart genlik modülasyonlu (AM) istasyonlarda ayrılan
bant genişliği 10 KHz’dir. Bu durumda, müzik yayınındaki bazı bilgiler işitilmeyecek,
kırpılmalar olacaktır. Diğer taraftan, frekans modülasyonu (FM) kullanan istasyonlar için daha
fazla bant genişliği ayrılmıştır (yaklaşık olarak 200 KHz). Bu yöntemle, 15 KHz’e kadar
enformasyonun alıcıda tekrar elde edilebilmesi sağlanacaktır. Bu örnek sayesinde FM bandı ile
AM bandının doğruluğu (fidelity) karşılaştırılmıştır. Daha fazla bant genişliği, daha çok
enformasyon nakline imkân vermiştir. Bant genişliği ile enformasyon arasındaki formüler ilişki,
yine Bell Telefon laboratuarı araştırmacılarından R.Hartley tarafından 1929 yılında
geliştirilmiştir.
Hartley Kuralı: Gönderilecek olan enformasyon miktarı, kullanılan bant genişliği ve iletim
zamanının çarpımı ile orantılıdır. Başka bir deyişle; daha büyük bant genişliği, daha fazla
ELH 203 Telefon İletim ve Anahtarlama Sistemleri Yılmaz KOÇAK
14
enformasyon geçişine imkân sağlar. Hartley kuralı denklem şeklinde aşağıdaki gibi ifade
edilir:
Enformasyon =Bant genişliği × İletim zamanı.
Belirtmekte fayda vardır ki, pek çok haberleşme sistemi enformasyon teorisini
kullanmaksızın geliştirilmiştir. Ancak, günümüzde sayısal haberleşme gibi modern tekniklerin
tasarımında en iyi (optimum) işaret ve haberleşme için enformasyon teorisinden
faydalanılmaktadır.
1.3.2. İletim Bozuklukları (Trasmission Distortions)
Habere ait işaretin, aslına uygun bir biçimde bozulmadan iletimi için alıcı taraftaki
çıkış işareti şu iki şartı sağlamalıdır:
1. Çıkış işareti, giriş işaretinin genliğinin küçülmüş veya büyümüş şekli olmalıdır. Yani,
giriş işaretinin biçiminde bir bozulma olmamalıdır.
2. Çıkış işareti, giriş işaretinin zaman ekseni üzerinde bir miktar kaymış şekli olmalıdır.
Yani, bir gecikme söz konusudur. Elektromanyetik dalgaların sonlu yayınım hızı yüzünden bu
gecikmeyi hiçbir zaman sıfır yapmak mümkün değildir. Bu iki şartın biçimsel gösterimi, Şekil-
1.9’da verilmiştir.
Şekil-1.9 Bozunumsuz iletimde giriş ve çıkış işaretleri.
Bu iki koşulu sağlayan bir haberleşme sisteminin transfer fonksiyonu aşağıdaki gibi verilir:
xi(t) = x(t) ise xo(t) = Kx(t – t0) olmalıdır. Fourier dönüşümü yardımıyla,
0jwt
0X ( ) Ke X( )
(1.6a)
iX ( ) X( ) (1.6b)
yazılabilir. Transfer fonksiyonu tanımını kullanarak,
ELH 203 Telefon İletim ve Anahtarlama Sistemleri Yılmaz KOÇAK
15
0j to
i
X ( )H( ) Ke
X ( )
(1.6c)
elde edilir. Genlik ve faz fonksiyonları ise,
H( ) K (1.6d)
oH( ) t (1.6e)
olarak belirlenir. Bu sonuçlardan görülmektedir ki, ideal bir sistemin genlik cevabı sabit; faz
cevabı ise frekansın doğrusal (lineer) bir fonksiyonudur. (1.6d) ve (1.6e) eşitliklerinin
grafiksel yorumu Şekil-1.10’da verilmiştir.
H( )
H( )
ot
(a) Genlik cevabı (b) Faz cevabı
Şekil-1.10. Bozunumsuz bir sistemin genlik ve faz cevapları.
Burada K, seviye değişmesini t0 ise gecikmeyi göstermektedir. Zaman-gecikme parametreleri
olarak iki tanım verilebilir:
Faz Gecikmesi: faz
H( )T ( )
(1.7a)
Grup Gecikmesi: grup
d H( )T ( )
d
(1.7b)
Bu iki tanımdan da görülmektedir ki, faz gecikmesi, verilen bir frekansta o noktadan sıfır
frekansa (DC frekans) olan doğrunun eğimi ile orantılıdır. Grup gecikmesi ise, belirli
frekanstaki teğet doğrunun eğimi ile orantılıdır. Faz ve grup gecikmelerinin, (1.7a) ve (1.7b),
grafiksel yorumu Şekil-1.11’de gösterilmiştir. Buna göre, sabit genlik ve doğrusal faz cevaplı
olan bir sistemin (Tam geçiren LTI filtre, All- pass filter) TFAZ ve TGRUP gecikmeleri bulunursa
TFAZ(ω)=TGRUP(ω)=to (1.8)
olduğu görülür. Sonuç olarak, ideal sistemlerde Faz ve Grup gecikmeleri aynı olup işaretin
geçiş sırasındaki tam gecikmesini gösterir. En genel durumda (uygulamada), genlik cevabı
ELH 203 Telefon İletim ve Anahtarlama Sistemleri Yılmaz KOÇAK
16
sabit değildir ve faz cevabı da doğrusal olmaz. Bu nedenle, tam gecikmeyi doğru olarak
hesaplamak oldukça güçtür.
Şekil-1.11. Faz ve Grup gecikmelerinin grafiksel gösterimi.
Bozunumsuz bir geçiş için bulunan koşullar (| H(ω) | = K, ∠ H(ω) = – ωt0), kullanılan
işaretin frekans bandı için uygulanır. Bu bandın dışında genlik cevabı, hızlı bir biçimde sıfıra
yaklaşır. Böylece arzu edilmeyen frekans bileşenleri bastırılır. ( Şekil-1.12).
Şekil-1.12 İdeal geçirme bantlı bir sistemin genlik ve faz spektrumları.
| H(ω) | = K ve t0 = – ∠ H(ω) / ω büyüklüklerinin sabit olma şartı her zaman sağlanamaz. Bu yüzden, habere ait işarette bu işareti oluşturan sinüzoidal bileşenlerin fazı veya genliği
bakımından veya zaman bakımından bozukluklar ortaya çıkar.
1.3.2.1 Doğrusal Bozulmalar (Linear Distortions)
|H(ω)| ve ∠H(ω) fonksiyonlarının frekansa bağımlı olmaları sonucu ortaya çıkan
bozulmalardır. İki şekilde oluşurlar;
ELH 203 Telefon İletim ve Anahtarlama Sistemleri Yılmaz KOÇAK
17
a) Zayıflama bozuklukları:
Eğer gen l ik cevabı |H(ω)| frekansa bağl ı o larak değişim gösteriyorsa zayıflama
bozukluğu oluşur. Zayıflama, frekansa göre değişimi artan bir eğri olabileceği gibi dalgalı bir
eğilim de gösterebilir (Şekil-1.13).
Şekil-1.13 Frekans bandı içinde zayıflama.
Ses nakleden bir kanalda frekans arttıkça zayıflama artarsa, etkin olarak nakledilen
frekans bandı daralır. Bunun sonucu olarak sesin anlaşılabilirliği azalır.
Zayıflama bozuklukları, transmisyon yapılan frekans bandı içerisinde en küçük ve en
büyük zayıflamalar arasındaki fark ile belirtilmiştir. Uygulamada, belirli sınırlar içerisinde
kalmak şartıyla haberin anlaşılmasına zarar vermeyecek kadar genlik değişimlerine izin verilir.
b) Faz bozukluğu veya iletim zamanı bozuklukları
İletim zamanının frekans ile değişmesi sonucu oluşur. ω frekanslı bir işaretin bir transmisyon
yolunda ilerleme hızı,
o
1v
t H( )
ile hesaplanır. Habere ait işaret birçok frekans bileşenlerinden oluştuğundan dolayı, tüm
frekansların aynı hızla yayılması yani aynı anda alıcı uca ulaşması gerekir. Ancak, Şekil-1.14’de
görüldüğü gibi farklı frekanslı bileşenlerin yayılım hızları aynı olmadığı takdirde bozulmalar
meydana gelir.
ELH 203 Telefon İletim ve Anahtarlama Sistemleri Yılmaz KOÇAK
18
Şekil-1.14. Faz bozulması
Transmisyon zamanına ilişkin bozukluğun büyüklüğü, habere ait işaret bandının alt ve üst
frekanslarının transmisyon zamanları ile 800 Hz’lik frekansın transmisyon zamanı arasındaki
farkın büyüklüğü ile ölçülür. Transmisyon zamanı farkı, yaklaşık olarak, 800 Hz ile üst sınır
frekansı arasında 5 ms; 800 Hz ile alt sınır frekansı arasında 10 ms olmalıdır.
1.3.2.2 Harmonik Bozulmalar (Harmonic Distortions)
Haberi nakleden transmisyon ortamının doğrusal olmamasından kaynaklanan
bozukluklardır. Bu durumlarda, işaretin genlik ve fazında oluşan bozuklukların yanı sıra bir de
frekansında değişmeler söz konusudur. Bu tür sistemlere doğrusal olmayan sistemler (nonlinear
systems) adı verilir. Genel olarak, bir dalga biçimini zaman domeninde analiz ederken genlik
bozulması terimi, frekans domeninde analiz ederken ise harmonik bozulma terimi kullanılır.
Harmonik bozulmanın çeşitli dereceleri vardır. İkinci derece harmonik bozulma, ikinci
harmoniğin genliğinin temel frekansın genliğine oranıdır. Üçüncü derece harmonik bozulma ise,
üçüncü harmoniğin genliğinin temel frekansın genliğine oranıdır. Daha yüksek dereceden
harmonik bozulmalar da benzer şekilde ifade edilir. İşaretin başlangıçtaki giriş frekansı ilk
harmoniktir ve bu frekansa temel frekans denir. İkinci ve daha yüksek dereceden harmoniklerin
birleşik genliklerinin temel frekansın genliğine oranına toplam harmonik bozulma (THB) adı
verilir ve matematiksel olarak
ikinci_ ve_ daha _ yüksek
yüzdesi
temel
VTHB x100
V
biçimde verilir. Burada THB yüzdesi, toplam harmonik bozulma yüzdesini; Vikinci_ve_daha_yüksek,
ikinci ve daha yüksek dereceden harmoniklerin genliklerinin karelerinin toplamının karekök
değeridir. Vtemel, temel frekansın (1.harmoniğin) genlik değerini ifade etmektedir. Örneğin, f1
frekanslı habere ait olan bir işaret doğrusal olmayan bir sistemin girişine uygulanırsa f1 temel
frekansının yanında f2, f3, f4, … gibi harmonikler de ortaya çıkar. V1, temel frekansın
ELH 203 Telefon İletim ve Anahtarlama Sistemleri Yılmaz KOÇAK
19
genliğini; V2, V3, V4, … harmoniklerin genliklerini göstermek üzere (1.10) eşitliğinden toplam
harmonik bozulma,
2 2 2
2 3 4
yüzdesi
1
V V V ........THB x100
V
ifadesi ile bulunur. Konuşma işareti taşıyan kanallar için izin verilen THB yüzdesi 5’den küçük
olmalıdır. Ses ve müzik yayınları için THB yüzdesi 1 civarındadır. Harmonik bozulmaları daha
çok transformatörler, demir çekirdekli elemanlar ve kuvvetlendiriciler oluşturur. Grafik olarak
Şekil 1.15’de gösterildiği üzere, sistemin genlik ve faz büyüklükleri sabit bir frekansta işaretin
genliğine göre değişim gösterir.
Şekil-1.15. Harmonik bozulma.
1.3.2.3 Modülasyon Bozulmaları (Modulation Distortions)
Transmisyon ortamına ait faz ve genlik cevaplarının zamanla değişmesi sonucu
ortaya çıkar ve Genlik ve Faz modülasyonu bozulmaları olarak ikiye ayrılırlar (Şekil 1.16).
Şekil-1.16 Modülasyon bozulmaları.
İki veya daha fazla frekans doğrusal olmayan bir cihazda yükseltildiğinde, istenmeyen toplam ve
fark frekanslarının oluşması olarak tarif edilen modülasyon bozulmalarına modülasyonlar arası
ELH 203 Telefon İletim ve Anahtarlama Sistemleri Yılmaz KOÇAK
20
bozulma (intermodulation distortions, IMD) da denir. Harmonik bozulmaların çeşitli
dereceleri olduğu gibi modülasyonlar arası bozulmaların da çeşitli dereceleri vardır. İki veya
daha çok frekans doğrusal olmayan bir aygıtta karıştığında oluşan modülasyonlar arası
bileşenlerin hepsini belirlemek çoğu kez imkânsızdır. Bu nedenle, karşılaştırma yapabilmek için,
modülasyonlar arası bozulmayı ölçmede ikinci dereceden modülasyonlar arası bozulma yüzdesi
adı verilen ortak bir yöntem kullanılır. İkinci derece modülasyonlar arası bozulma, ikinci derece
toplam ve fark frekanslarının genliklerinin (etkin değerler, rms) kareleri toplamının karekökünün
(Vikinci derece) giriş frekanslarının genliklerinin (etkin değerler, rms) kareleri toplamının
kareköküne (Vgiriş) oranıdır. Yani,
İkinci derece IMD yüzdesiikinci _ derece
giriş
Vx100
V
biçiminde ifade edilir. Buna göre, f1 ve f2 frekanslı iki işaretin doğrusal olmayan bir cihazda
yükseltilmeleri sonucu oluşabilecek modülasyonlar arası bileşenlerin frekansları
mf1 ± nf 2
ifadesi ile m, n = 1,2, … için hesaplanır (bakınız Şekil 1. 17).
Şekil-1.17 İki ve daha yüksek mertebeden modülasyonlar arası bozulma.
Örnek: f1 = 90 MHz ve f2 = 95 MHz frekanslarına sahip iki işaretin doğrusal olmayan bir
cihazda yükseltilmeleri sonucunda oluşabilecek ikinci dereceden modülasyonlar arası
bileşenlerin sebep olduğu bozulmayı inceleyelim. Bu işaretlerin spektrumu aşağıdaki gibidir.
ELH 203 Telefon İletim ve Anahtarlama Sistemleri Yılmaz KOÇAK
21
Verilen spektrumdaki ilgili frekanslara ilişkin genlik değerlerinden
İkinci derece IMD yüzdesi 2 2 2 2
2 2
2 1 2 1x100
4 4
olarak elde edilir.
Sonuç olarak, hem harmonik bozulma hem de modülasyonlar arası bozulma ilişkisel
gürültü’ye örnektir. Bu bozulmalar, doğrusal olmayan bozulma biçimleridir; doğrusal
olmayan yükseltmeler sonucu oluşurlar. Temel olarak aralarındaki tek fark, harmonik
bozulmanın tek bir giriş frekansı varken oluşabilmesi, modülasyon bozulmasının ise iki yâda
daha çok giriş frekansı olduğunda meydana gelebilmesidir.
Bir devrede giriş işareti bulunmadığı sürece ilişkisel gürültü de var olamaz. Başka bir
deyişle, işaret yoksa gürültü de yoktur. Gerek harmonik gerekse modülasyonlar arası bozulma,
zaman domeninde dalganın şeklini ve frekans domeninde tayf içeriğini değiştirir.
1.3.3. Haberleşmede Bozulmanın Önemi
Haber tamamen transmisyon sisteminin kendisine bağlıdır. Örneğin, insan kulağı faz
değişikliklerine (bozulmalarına) pek duyarlı değildir. Bu nedenle, konuşma ve ses naklinde
(voice transmission) sadece genlik bozulmaları önem taşır. Diğer taraftan, veri naklinde (data
transmission) televizyon ve telgraf tekniklerinde faz bozulmaları da genlik bozulmaları kadar
önemlidir.
1.3.4. Bozulmaların Düzeltilmesi
İletim yolunda zayıflama, yolun uzunluğuna ve işaretteki frekans bileşenlerine bağlı
olarak değişim gösterir. Örneğin, konuşma naklinde, konuşma işaretindeki yüksek frekanslı
bileşenlerin çok fazla zayıflaması konuşmayı bozar. Bu yüzden, zayıflamanın tüm frekans
bileşenleri için aynı olması gerekir. Bunu sağlamak yani bozulmayı düzeltmek için, yolun
sonuna frekansa bağlı zayıflamayı düzeltici bir devre konur. Dengeleyici (equalizer) olarak
adlandırılan bu düzen, hattın tersi bir değişim gösterir (Şekil-1.18). Böylece, tüm frekans
bileşenleri için aynı zayıflatma karakteristiğine sahip bir zayıflatma elde edilir. Sonuç olarak,
işaretin çeşitli frekans bileşenlerinin farklı zayıflatılması önlenir.
Şekil-1.18 Dengeleyici ve transmisyon zayıflamaları.
ELH 203 Telefon İletim ve Anahtarlama Sistemleri Yılmaz KOÇAK
22
Faz bozulmasının önemli olduğu haberleşme türlerinde bu bozulma biçiminin önlenmesi
gerekir. Tipik bir telefon haberleşme sisteminde (orta uzunlukta) faz gecikmesi Şekil-1.19’da
gösterilmiştir.
Şekil-1.19 Tipik bir telefon kanalında faz gecikmesi.
Faz gecikmesinin grup gecikmesi olarak karşılığı Şekil 1.20’de gösterilmiştir.
Dengeleyicinin amacı, kullanılan bant genişliği içerisinde (300-3000 Hz) grup gecikmesini sabit
hale getirmektir.
Şekil-1.20 Tipik bir telefon kanalında grup gecikmesi.
Bilgi vermek amacıyla çeşitli iletim ortamlarında 1000 km’lik uzaklık için iletim
hızları ve iletim (transmisyon) zamanları Tablo 1’de gösterilmiştir.
Tablo-1. Çeşitli iletim ortamlarında 1000 km’lik uzaklık için iletim hızları ve zamanları
İletim Yolu İletim Hızı, km/sn İletim Zamanı, ms
Serbest Uzay 300.000 3.3
Havai Hat (Bakır, 1 KHz) 290.000 3.5
Havai Hat (Demir, 1 KHz) 140.000 7.1
Kablo (Bakır, 1.4 mm bobinli 1 KHz) 100.000 10
ELH 203 Telefon İletim ve Anahtarlama Sistemleri Yılmaz KOÇAK
23
Bir haberin bir yerden diğer bir yere naklinde, iletim zamanı çok küçük
olduğundan pek önemi yoktur. Ancak, karşılıklı haberleşmede veya telefonda olduğu gibi,
karşılıklı konuşmada, transmisyon zamanının gerektiğinden fazla olması, konuşmanın akışını
bozar ve yankıların (echoes) oluşmasına neden olabilir.
Kaynaklar
1-Kızılkaya A., “Haberleşme Teorisi” Ders Notları, Pamukkale Üniversitesi Elekktrik ve
Elektronik Mühendisliği, Denizli
2- Proakis, J.G., Masoud Salehi, Communication Systems Engineering, Second Ed.,
Prentice-Hall, Upper Saddle River, NJ, 2002.
3- Kayran, A.H., Analog Haberleşme, Sistem Yayınları, İstanbul,1991.
4- Lathi, B.P., Modern Digital and Analog Communication Systems, Second Ed., Holt,
Rinehart and Winston Inc., 1989.
5- Carlson, A. B., Communication Systems, Third Ed., McGraw-Hill, Singapore,1986.
6- Yılmaz, M., Modülasyon Teorisi – İletişimin İlkeleri, 2.Baskı, Trabzon, 1986.
7- Tomasi, W., Elektronik İletişim Teknikleri, 2.Baskı, Milli Eğitim Basımevi,İstanbul, 1997.