TARFNAME ULTRA GUVENILIR VE DUSUK GECIKMELI ILETISIM SISTEMLERINE Y'ONELIK ADAPTIF SONUMLENME FAKTORU iLE TEK TASIYICILI ILETIM ILGILI TEKNIK ALAN Bu bulus, ultra güvenilir ve düsük gecikmeli iletisim sistemlerine yönelik blok içinde adaptif sbnümlenme faktörünün kullanilmasi yoluyla spektral verimlilikte minimum kayip olacak sekilde güvenilir bir iletisim sistemini saglamayi amaçlayan tek tasiyicili iletim ile ilgilidir. TEKNIGIN BILINEN DURUMU Günümüzde olusan ihtiyaçlar ve sistem verimliliginin arttirilmasina yönelik yapilan gelistirmeler sonucunda 4. Nesil (4G) iletisim sistemleri yerini 5. nesil (SG) ve daha ileri iletisim teknolojilerine birakmaktadir. Yeni nesil kablosuz iletisim teknolojilerinden birisi ultra güvenilir düsük gecikmeli haberlesme sistemleridir (URLLC). URLLC teknolojisi için güvenilirligin %99.999'a kadar yükseltilmesi ve gecikme süresinin maksimum 1 milisaniyeye indirgenmesi gerekmektedir. Bahsedilen bu gecikme süresinin indirgenmesi özellikle akilli Ulasim sistemleri, tele- cerrahi, ariza tespiti ve endüstri otomasyon alanlar için oldukça önemlidir. Zira URLLC teknolojisine sahip robot kollarla cerrahi operasyonlar gerçeklestirilebilmektedir. Ayrica yakin zamanda URLLC teknolojisiyle araçlar arasi bilgiyi dogru bir sekilde yayarak, giderek artan kompleks ulasim durumlarinin hafifletilmesi beklenmektedir. Bu nedenle, URLLC için gerekli olan güvenlik ve gecikme taleplerinin karsilanmasi için 4G sistemlerine ait paket yapisi, iletim semalari ve kaynaklarin dagitimi yöntemleri üzerinde tekrar düsünülmesi gereklidir. Tek tasiyicili iletimde, bir kullanici verilerini tüm frekans bandi üzerinden iletmektedir. Bu durum zaman alanindaki daha kisa sembol süresine karsilik gelmektedir. Zaman alaninda daha kisa paketlerin iletimi sonucunda vericide ve alicida daha az isleme süresi olusmaktadir. Bahsedilen sekilde isleme süresinin azaltilmasi ile tek tasiyicili iletim düsük gecikme içinde ultra güvenilirligi saglama olanagi olusturmaktadir. Standart tek tasiyicili iletimde veri bitleri ilk önce modüle edilmekte daha sonra ise modüle edilmis semboller iletiyi hava üzerinden iletebilmek amaciyla darbelere dönüstürülmektedir. Dönüstürme islemi esnasinda her sembol, belirli bir darbe ile biçimlendirilmekte ve bu da sinyalin seklini tanimlamaktadir. Bir sisteme yönelik darbe tipine, var olan darbelerin özel karakteristikleri göz Önünde bulundurularak karar verilmektedir. Ornegin, sinyalin hem zaman hem frekans alaninda lokalize olmasi isteniyorsa Gauss darbesi tercih edilebilir. Gauss darbesi GSM sistemlerinde kullanilmaktadir. Ancak Gauss darbesi semboller arasi girisime neden olmaktadir. Bu nedenle Nyquist darbesi olmalari nedeniyle iletisim sistemleri için yükseltilmis kosinüs darbeleri tercih edilmektedir. Nyquist darbesi, her darbenin tepe noktasinda diger darbelerden katki olmadigi anlamina gelmektedir. Diger bir deyisle darbeler arasindaki ortogonallik nedeniyle Gauss darbesinde oldugu gibi semboller arasi girisim yoktur. Yükseltilmis kosinüs darbesi, frekans alaninda Iokalizedir ancak üretilmesi için sonsuz süre gerekmektedir. Dolayisiyla darbe, zaman alaninda kirpilir. Yükseltilmis kosinüs filtresini karakterize eden üç temel parametre bulunmaktadir. Bunlar, örnekleme frekansi, aralik ve Sönümlenme faktörüdür. Ornekleme frekansi, saniye basina düsen örnek sayisini tanimlamaktadir. Aralik, kirpilma islemi için sembol sayisina karar vermektedir. Sönümlenme faktörü ise zaman alanindaki filtre yan loblarinin gücünü ve frekans alaninda doldurulan bant genisligini belirtmektedir. Sönümlenme faktörü araligi 0 ile 1 arasinda olup, sönümlenme faktörünün artmasi, zaman alaninda daha lokalize sinyal ve frekans alaninda daha genis doldurulan bant genisligi ile sonuçlanmaktadir. Bu nedenle iletimin güvenilirligi artmaktadir. Ancak diger taraftan sönümlenme faktöründeki gereksiz artislar, spektral verimlilikte kayba neden olmaktadir. Mevcut tek tasiyicili iletimde bir bloktaki yükseltilmis kosinüs darbeleri, ayni sönümlenme faktörünü kullanmaktadir. Sönümlenme faktörünün küçük seçilmesi yüksek bant disi emisyona neden olmaktadir. Darbeler için daha büyük sönümlenme faktörünün kullanilmasi durumunda ise bant disi emisyon ve spektral verimlilikte kayiplar olusmaktadir. Veri hizinin (R) ve kullanilan sönümlenme faktörünün (0:) bir fonksiyonu olarak yükseltilmis kosinüs darbesi ile doldurulan bant genisligi BW = R.(1+ 0:) seklindedir. Burada doldurulan bant genisligi , d=0 ve a=1 için sirasiyla R ve 2R'ye esittir. Dolaysiyla d=1 olan yükseltilmis kosinüs darbesi, Cl=0 olan yükseltilmis kosinüs darbesi ile karsilastirildiginda iki kati bant genisligini doldurmaktadir. BULUSUN AMACI Bulusun amacii blok içinde adaptif sönümlenme faktörünün kullanilmasi yoluyla spektral verimlilikte minimum kayip ve bant disi emisyonu azaltmasi sayesinde; -azalmis bitisik kanal girisimine, -ayni bant genisligini dolduran mevcut sistemlere göre daha yüksek güvenilirlige, -düsük gecikmeye, -daha az bant genisligine sahip tek tasiyicili iletisim sistemi saglamaktir. SEKILLERIN ACIKLAMASI Sekil 1.Sabit sönümlenme faktörü ile klasik tek tasiyicili iletim grafigi Sekil 2.Adaptif sönümlenme faktörü ile tek tasiyicili iletim grafigi Sekil 3.Sabit sönümlenme faktörü ve adaptif sönümlenme faktörü ile tek tasiyicili iletim için spektrum grafigi Sekil 4.Tektasiyicili iletisim sisteminin blok diyagrami BU LUSUN AÇIKLAMASI Bulusa konu tek tasiyioili iletim, blok içinde adaptif filtreleme kullanilmasi yoluyla spektral verimlilik kaybini minimum seviyeye düsürecek ve bant disi emisyonu azaltilmasini saglayan islem adimlarindan olusmaktadir. Bulus olan tek tasiyioili iletimde belirli bir iletideki farkli semboller için farkli filtre parametreleri kullanilmaktadir. Söz konusu islem adimlari Sekil 4'te gösterilmistir. Burada orijinal bilgi kaynagi, bazi iletilerin yapisi geregi dogal olarak dijital olmasi nedeniyle gerekli olmasi halinde sayisal hale getirilmektedir. Bahsedilen bilgi kaynagi ses, müzik, resim, video veya herhangi bir veri dosyasidir. Kaynak kodlamasi, iletisim sisteminin spektral verimliligini arttiran iletiyi sikistirmak amaciyla kullanilmaktadir. Ileti bilgisi hazirlandiktan sonra, ileti sembollere dönüstürülür. Sinyalin iletimi gerçeklesmeden önce, semboller vericide karekökü yükseltilmis kosinüs (SRRC) filtresi ile filtrelenir. Iletilen veri bilgisinin filtreleme islemi, bant disi emisyonu kontrol etmek veya azaltmak için gereklidir. Degisen sönümlenme faktörlerine sahip karekökü yükseltilmis kosinüs (SRRC) darbelerinin kullanimi, bant disi emisyonu azaltmak ve URLLC için spektral verimlilikte minimum kayip olacak sekilde güvenilirligi arttirmak amaciyla kullanilmaktadir. Minimum sönümlenme faktörü, iletilen veri blogun merkez sembolleri için kullanilmakta ve sönümlenme faktörü, merkez darbelerden kenar darbelere kadar arka arkaya arttirilmaktadir. Sekil 2*de gösterildigi üzere kenar darbeler bant disi emisyonuna daha fazla sebeb olmaktadir. Bu nedenle, maksimum sönümlenme faktörü kenar darbeler için kullanilmaktadir. Iletilen sinyal, bant sinirli kablosuz bir kanal üzerinden geçer. Toplamali Beyaz Gauss Gürültüsü (AWGN), aliciya ulasmadan önce kanal etkisini içeren iletilen sinyale eklenir. Alici, iletilen sembolün es filtrelenmesi için vericide kullanilan ayni SRRC filtresini ve s'onümlenme faktörünü kullanmaktadir. Filtrelenen veri sinyali, örnekleme hizini azaltma islemine tabi tutulur ve akabinde alinan semboller veri bitleri ile eslestirilir. Blok içinde adaptif filtreleme kullanilmasi yoluyla spektral verimlilik kaybini minimum seviyeye düsürecek ve bant disi emisyonu azaltacak sekilde tek tasiyicili iletim,asagidaki islem adimlarindan olusmaktadir; - gerekli olmasi halinde orijinal bilgi kaynaginin kodlama yapilabilmesi için sayisal hale getirilmesi, - iletisim sisteminin spektral verimliligini arttiran iletiyi sikistirmak için bilgi kaynaginin kodlanmasi, - kodlanarak hazirlanan ileti bilgisinin, sinyalin iletilmesinden önce, bant disi emisyonu kontrol etmek ve azaltmak için degisen sönümlenme faktörlerine sahip ileti karek'okü yükseltilmis kosinüs(SRRC) filtresi ile filtrelenen sembollerle eslestirilmesi, - bant disi emisyonu azaltmak ve URLLC için spektral verimlilikte minimum kayip olacak sekilde güvenilirligi arttirmak için SRRC darbelerinin sahip oldugu minimum sönümlenme faktörünün iletilen veri blogun merkez sembolleri için kullanilmasi - S'onümlenme faktörün'un merkez darbelerden kenar darbelere kadar arka arkaya arttirilmasi, - SRRC darbelerinin sahip oldugu maksimum sönümlenme faktörünün bant disi emisyonu daha fazla etkilediginden kenar darbeler için kullanilmasi, - Iletilen sinyalin bant sinirli kablosuz bir kanal üzerinden geçmesi, - aliciya ulasmadan önce toplamali beyaz gauss gürültüsünün (AWGN), kanal etkisini içeren sinyale eklenmesi, - alicinin iletilen sembolün darbe biçimlendirmesi için iletimde kullanilan ayni SRRC filtresini ve sönümlenme faktörünü kullanmasi, - alicida filtrelenen veri sinyalinin 'örnekleme hizini azaltma islemine tabi tutulmasi, - alinan sembollerin veri bitleri ile eslestirilmesi, Adaptif sönümlenme faktörünün kullanilmasi ile tek tasiyicili iletim, sabit filtrelemesi olan klasik tek tasiyicili iletim ile karsilastirildiginda azalmis bitisik kanal girisimi, düsük gecikme, ayni güvenilirligi saglayan klasik sisteme göre daha az doldurulmus bant genisligi veya ayni bant genisligini dolduran klasik bir sisteme göre daha yüksek güvenilirlik saglamaktadir. Bulus olan adaptif yükseltilmis kosinüs filtrelemesiyle tek tasiyicili iletim uygulanabilirligi sayesinde mevcut sistemlere kolayca adapte edilebilerek kullanilabilmektedir. TR TR TR TR TR