İkili Genlik Kaydırmalı Anahtarlama
(BASK) |
Sayısal Haberleşme 1.Bölüm

Bu yazımda sizlere sayısal taşıyıcı modülasyonu olan BASK(Binary Amplitude Shift Keying)/ ikili genlik kaydırmalı anahtarlamadan bahsedeceğim. BASK modülasyon ve demodülasyonun nasıl gerçekleştiğini göreceğiz.

A- A+

26.01.2019 tarihli yazı 10969 kez okunmuştur.

İkili genlik kaydırmalı anahtarlamada taşıyıcı frekansı ve fazı sabittir. Sayısal bilgi sembolünün 0 ya da 1 olması durumuna göre taşıyıcı genliği A₀ veya A₁olur. Taşıyıcı frekansı iletim yapılacak frekans bandına göre seçilirken, fazı ise genelde 0 seçilir. Taşıyıcı genlik değerlerinden birinin 0 seçilmesiyle Başla-Dur Anahtarlaması(OOK/On-Off Keying) gerçekleştirilebilmektedir.

BASK için taşıyıcı frekansı f_c olmak üzere iletilen işaret i(t) genel olarak:

OOK için taşıyıcı frekansı f_c olmak üzere iletilen işaret i(t) genel olarak:

BASK Modülasyonu

BASK modülasyonunda, sayısal tek kutuplu taban bant bilgi işareti ile taşıyıcı zamanda çarpılır. Zamanda iki işareti çarpmanın, frekansta bu iki işareti konvole etmeye eş olduğunu hatırlayınız. BASK modülasyon şeması aşağıdaki gibi gösterilebilir.

OOK’ da tek taşıyıcı ileterek ASK (Amplitude Shift Keying) ‘yı daha basit ve daha az güç kullanımı gerektiren bir sistemle gerçekleyebileceğimizden pratikte daha çok OOK modülatör yapısı tercih edilir. Aşağıda OKK modülatör yapısını görebilirsiniz.

Frekans uzayında bu iki işareti konvole edebilmek için işaretlerin fourier dönüşümü alınmalıdır. Göndermek istediğimiz işaret dikdörtgensel taban bant darbe işareti olduğu için fourier dönüşümünü alınca elde edeceğimiz frekans spektrumu aşağıdaki gibi sinc yapısında olur.

Burada sinc fonksiyonun ilk sıfır geçişinin 1/T olduğuna dikkat ediniz. T değeri zamanda darbe işaretinin olduğu süredir. Bazı kaynaklarda notasyon olarak T_b denmektedir ve sinc fonksiyonun ilk sıfır geçişi de bu süreye bağlı olarak 1/T_b olarak adlandırılıyor. Taban bant işaretin bant genişliği 0 noktasından ilk sıfır geçişine kadar alan olan aralıktır. Yukarıdaki sinc fonksiyonu için bant genişliği 1/T_b dir.

Taşıyıcı işaretimiz olan kosinüs dalgasının fourier dönüşümü alındığı zaman frekans uzayında, işaretin tanımlı olduğu frekans noktasında dürtü görürüz. Genlik spektrumu çift simetrik olduğu için +f_c ve -f_c de birer dürtü görürüz. cos(2πf_ct) ‘nin frekans spektrumu aşağıdaki gibidir.

Frekansta bir işareti dürtü ile konvole etme işleminin, o işareti dürtünün tanımlı olduğu frekansa ötelemekle eş değer olduğunu hatırlayınız. -f_cve +f_c de tanımlı iki dürtü işaretimiz olduğu için konvolüsyon işlemi sonucunda bu frekanslarda sinc fonksiyonumuzu göreceğiz. Konvolüsyon işlemi sonunca elde edilen BASK frekans spektrumu aşağıdaki gibi olmaktadır. Görüldüğü üzere sinc fonksiyonunun merkezi 0 da iken f_c kadarlık öteleme sonunda +f_c ve +f_c noktalarına gitti. Aynı şekilde ilk sıfır geçişi olan +1/T_bve -1/T_b noktaları sağ tarafa ötelenince sırasıyla (f_c + 1/T_b ) ve (fc-1/T_b) noktalarına denk geldi.

►İlginizi Çekebilir: Encoder - Decoder Nedir?

BASK Demodülasyonu

Demodülasyonu gerçekleştirirken 2 yöntem vardır:

♦ Eşevreli (Eşuyumlu) Demodülasyon
♦ Eşevreli Olmayan Demodülasyon

Eşevreli demolüsyonlarda ilinti alıcısı yapısı vardır ve genel olarak alıcı tarafta taşıyıcı frekansına kitlenmiş (f_c frekansında) bir sinüzoidal işaret kullanılır.

►Eşevreli BASK Demodülasyon

BASK demodülasyonu için dürtü yanıtı h(t)=Acos(2πf_ct) olan bir uyumlu süzgeç kullanılabilmektedir. Karar devresinde uyumlu süzgeç çıkışındaki değere bağlı olarak hangi sembolün alındığına karar verilmektedir. Ancak uygulamada gerçekleştirmesi zordur. Uyumlu süzgeç kullanılarak taşıyıcı demodülasyonu aşağıdaki gibi olur.

Uyumlu süzgeç mantığının gerçekleştirilebilmesi için eşevreli demodülasyon kullanılabilmektedir. Genelde alıcı sistemde ilk olarak bant geçiren süzgeç (BPF) kullanılır. Bu sayede iletim için istenen frekans aralığı seçilir ve gürültü etkisi azaltılır. Daha sonra taşıyıcı ile çarpılır, çarpımın integral alıcısına verilmesiyle alınan işaret ile taşıyıcının ilintisi (korelasyonu) alınır. Bu işlemin sonucuna göre karar devresi hangi sembolün alındığına karar verir. Eşevreli BASK demodülasyon şeması aşağıdaki gibidir.

İntegral alıcı çıkışındaki değer iletilen taşıyıcıya göre değişir. OOK’ da 0 sembolü için s₀(t)=0, 1 sembolü için s₁(t)=Acos(2πf_ct) taşıyıcısı iletildiğini hatırlayalım. Bu durumda eşevreli demodülasyon sırasında ilinti alıcı çıkışı aşağıdaki gibi olmaktadır.

Uygun bir karar eşiği ile integral alıcı çıkışı karşılaştırılarak çözümleme yapılır. Eşit olasılıkla sembol iletimi yapılırken en iyi karar eşiği, iki sembol için beklenen integral alıcı çıkış değerlerinin ortalamasıdır. Bu durumda OOK için en iyi karar eşiği

olarak seçilir.

►Eşevreli Olmayan BASK demodülasyonu

Eşevreli olmayan demodülasyon sistemi, alıcı tarafta taşıyıcı frekansına kitlenmiş sinüzoidal işaret bulunmayan sistemdir. Eşevreli BASK demodülasyonunda zarf sezici yapısı kullanılır. Zarf sezici yapısında doğrultucu ve alçak geçiren süzgeç (LPF) bulunur. Eşevreli olmayan alıcıdaki zarf sezici doğrudan taşıyıcı genliğini elde eder ve karar devresinde bu genlik değerine göre hangi sayısal sembolün alınmış olduğuna karar verilir. Aşağıda eşevreli olmayan BASK demodülasyon şeması verilmiştir.

Bu durumda OOK’da 0 sembolü iletildiğinde zarf sezici tarafından sezilen değer s_d0=0 olurken, 1 için s_d1=A olmaktadır. Hangi sembolün iletildiğine karar verme aşamasında eşevreli demodülasyonda uyguladığımız yöntemi kullanarak karar eşiğini