14400 b/s hızlı bir modemin hata başarımının incelenmesi

Abstract

ÖZET Bu çalışmada, kafes kodlamalı modülasyon tekniğini kullanan CCITT V.33 modemin yapısı araştırılmış ve bu modemin kodlayıcı ve kod çözücü bölümlerini içeren bir haberleşme sisteminin bilgisayar benzetimi yardımıyla hata başarırdan çeşitli etmenler altında incelenmiştir. Çalışmanın birinci bölümünde, veri haberleşme sistemlerinin başlıca kısımları ve bu kısımlar içerisinde iletim sistemi olarak çok önemli yer tutan telefon şebekesi üzerinde veri iletişiminin yapılabilmesi için gerekli aygıtlar olan modemler üzerinde durulmuştur. İkinci bölümde, modemlerin tiplerini, çalışma şekillerini ve üzerinde çalışabilecekleri kanal tiplerini içeren genel bilgiler verilmiştir. Ayrıca, CCITT V.33 modemin yapısı ve özellikleri de anlatılmıştır. Üçüncü bölümde, kafes kodlamalı modülasyonun yapısı ve eşdeğer kodlamasız sistemlere göre başarım üstünlükleri incelenmiştir. Ayrıca, 90, 180, 270 derecelik dönmeyle değişmeyen işaret uzayına sahip geri beslemeli kodlar için kurallar ve tasarım ölçütleri belirtilmiştir. Dördüncü bölümde, ideal olmayan analog kanallar üzerinde oluşan simgelerarası girişim olayı incelenmiş ve bu olayın giderilmesi için kullanılan dengeleme stratejilerinden söz edilmiştir. Dengeleme işlemi için kullanılan uyarlamah dengeleyicilerin yapılan ele alınmıştır. Uyarlama algoritmaları içerisinde, bu çalışmada kullanılan en küçük karesel ortalama hata metodu tanıtılmıştır. Beşinci bölümde, telefon kanalları üzerinde empedans süreksizlikleri nedeniyle ortaya çıkan yankı giderme problemi ele alınmıştır. İki telli devreler üzerinde tam çift yönlü veri iletiminin yapılabilmesi için gerekli olan değişik yankı giderici gerçeklemeleri üzerinde durulmuştur. Altına bölümde, eşzamanlı veri iletiminde önemli yer tutan zamanlama problemi kısaca açıklanmıştır. Eşzamanlı iletim yapabilen modemler içerisinde, zamanlama bilgisinin ve taşıyıcı işaretinin çıkarılmasında kullanılan devrelerin yapısı hakkında da kısaca bilgi verilmiştir. Yedinci bölümde, vericisinde 128-CR işaret uzayına sahip kafes kodlayıcı bulunan, alıcı kısmında ise kod çözme tekniği olarak Viterbi kod çözücüsünü kullanan bir sistemin, toplamsal Gauss gürültülü ideal kanal üzerindeki davranışı bilgisayar benzetimi yardımıyla değişik işaret gürültü oranlan altoda incelenmiş ve hata başarım eğrileri çıkarılmıştır. İletim ortamına gönderilen işaret elemanlannm, işaret uzayı içerisinde kanalın etkileri nedeniyle belirli açılarla dönmeleri durumunda sistem başarımı incelenmiştir. Daha sonra sisteme bozucu kanal eklenmiş ve getirdiği bozucu etkiyi gidermek için, bir uyarlamah dengeleyici alıcı girişine yerleştirilmiştir. Bu durumda dengeleyici çıkışındaki ortalama hatanın iterasyon sayısına göre değişim eğrileri çıkarılmıştır. Dengeleyicinin davranışı, yakmsama süresini ve hata sınırını belirleyen değişik parametrelere göre incelenmiştir. Sekizinci bölümde, benzetim sonuçlan değerlendirilmiş ve sonuçlar yorumlanmıştır.

VI SUMMARY In this study, the structure of a CCITT V.33 (14.4 kbps) modem using trellis coded modulation technique is investigated and the error performance of a communication system which concern the encoder and the decoder structure of this recommendation is analysed by computer simulations. In the first chapter of this study, the essential components of the data communication systems and modems are discussed. Chapter two describes the types and operating modes of the modems and gives some general information about the transmission channels on which modems can work. It also identifies the structure and specifications of the CCITT V.33 recommendation. Chapter three is concerned with the trellis coded modulation (TCM) technique and the performance of TCM schemes compared to the other uncoded modulation schemes. The design rules and procedures for 90, 180, 270 degree rotationally invariant convolutional codes with expanded signal spaces are defined. In the fourth chapter, intersymbol interferance phenomenon occuring on non-ideal noisy channels and the equalization strategies used in order to overcome its effects are mentioned. Also, the structures of the adaptive equalizers are identified. The least mean square algorithm which tries to minimize the mean-squared error at the output of the equalizer is outlined. Chapter five builds on the echo cancelling problem arising from the impedance discontinuities on the telephone channels. Several echo canceller configurations are introduced. Chapter seven describes the synchronization problem for digital communications. Also, il briefly describes the circuits which are used for timing extraction and carrier recovery in the modem systems. In the seventh chapter, the performance of a simulation model which is composed of a transmitter using a trellis coded modulation scheme with 128-CR expanded signal space and a receiver with Viterbi decoder is studied on the ideal transmission channel with additive Gaussian noise for several signal - to - noise ratio values. Also, the error - event probability of the system as a function of signal - to - noise ratio is obtained. After that, a disturbing channel is added to the communication system and by using an adaptive equalizer this disturbing effect is considerably eliminated. Then, for disturbing channel, the change of the mean - squared error at the output of the equalizer with iteration number is studied. Performance of the equalizer according to the parameters which control error limit and convergence time of the adaptation algorithm is covered. Error event probability of the system with disturbing channel is also derived. In the last chapter, the results are discussed and some observations are presented.