Veri iletim sistemlerinde yüksek hızlı modem tasarım teknikleri

Abstract

Bu tezde telefon hatları üzerinde sayısal veri iletim hızını artırmak için uygulanabilecek bazı teknikler üzerinde çalışılmıştır. Sayısal verinin öncelikle hatta iletilebilecek bir işaret üzerine bindirilmesi gerekmektedir. Karşı tarafta ise bu işaretten veri tekrar elde edilebilmelidir. Modülasyon için çeşitli yöntemler uygulanabilir. Bunlar içinde, spektral etkinliği yüksek olan Quadrature Amplitude Modulation (QAM) incelenmiştir. QAM'da spektral etkinlik 4 bit/s/Hz ile 8 Bit/s/Hz arasında olabilir, spektral etkinliği artırmak için kullanılan işaret uzayını genişletmek gerekir. Fakat işaret/gürltü oranı (SNR) üzerindeki kısıtlamalar, işaret uzayının genişletilmesini engeller. SNR üzerindeki bu kısıtlama nedeni ile genişletilen işaret uzayında noktalar arasındaki mesafe küçülecektir. Bu ise, bit hata oranının (BER) artması sonucunu doğurur. BER'i artırmadan SNR'de kazanç elde edebilmek için Trellis Kod Modülasyonu (TCM) önerilmiştir. Karşı tarafta bir maksimum olasılıklı kod çözücü kullanarak TCM ile iletilen veri, yeniden elde edilebilir. Bant genişliğinde herhangi bir artma olmadığı gibi, spektral etkinlikte de bir azalma olmamaktadır. TCM ile SNR'de 3 dB ile 6 dB arasında kazanç elde edilebilir. Ayrıca QAM işaret uzayını kullanarak çeşitli işaretleşme hızlarını elde etmek mümkündür. 4 bit/s/Hz spektral etkinliğe sahip 16-QAM'da normalize edilmiş ortalama işaret enerjisi 10 iken, aynı bit hata oranını sağlayan 8-state TCM'de 4 olmaktadır.

In this thesis, techniques of increasing digital data transmission rate over telephone channels are investigated. It is necessary that digital data modulates a carrier which is transmitted easily through the channel. At the other end, digital data must be obtained. There are several modulation methods. One of them, Quadrature Amplitude Modulation (QAM) which is high spectral efficient is investigated. Spectral efficiency in QAM is between 4 bit/s/Hz and 8 bit/s/Hz. It is necessary that signal space must be extended to increase spectral efficiency. Restrictions on Signal-to-Noise Ratio (SNR) hinder to extend signal space. Because of this, distance between signal points becomes closer. By means of this, Bit Error Rate (BER) increases. To attain achievable gain unless increasing the BER, Trellis Coded Modulation (TCM) has been recommended. With a maximum likelihood decoder at the other end, digital data sequence which is transmitted by means of TCM through the channel can be obtained. In this case, there is no bandwidth expansion and decreasing on spectral efficiency. From 3 dB to 6 dB coding gain can be achieved by using TCM. In addition, using QAM signal space, several transmission rates can be obtained. In 16-QAM, while normalized signal energy is 10, in 8-state TCM, it is only 4 at the same BER.