Dar-alan kablosuz sabit haberleşme sistemlerinin başarım analizleri ve turbo kodlayıcıların sistem başarımına etkisi
Performance analysis of short-range wireless fixed communication systems and enhancement at the reception by turbo codings
Yazar: SALİM KAHVECİ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. İSMAİL KAYA
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2006
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, bina içi dar alan kablosuz sabit haberleşme ağları için potansiyel oluşturan kablosuz iletişim sistemlerin kapasite ve başarımları incelenerek, sistemlerin başarımlarında, enerji sarfiyatında ve muhtemel kullanım alanlarında yapılabilecek iyileştirmeler araştırılmıştır. Bu nedenle, kısa mesafe sabit kablosuz haberleşme sistemlerinden, Bluetooth, IrDA, ZigBee gibi ana sistemler ele alınarak bunların standart değerlerini değiştirmeden, haberleşme başarımı, güç ihtiyacı ve bağlantı güvenliğinde yapılabilecek iyileştirmeler incelenmiştir. Teorik paket hata oranı olasılıkları değişik paketler için elde edilmiştir. Performans artımını gerçekleştirmek içinde sisteme Turbo kodlayıcı eklenerek BER-SNR eğrilerini elde etmek için benzetim çalışmaları AWGN, dar band ve geniş bandlı kanallarda yapılmaktadır. Bina içi kablosuz haberleşme sistemlerinden olan Bluetooth teknolojisi kablo kullanımını azaltmaktadır. Bu sistem belli bir mesafede hareket serbestliği sağladığından sabit veya hareketli bir üniteden bilgi almak yada göndermek kablosuz haberleşme için büyük bir avantajdır. İlk düşünce bilgisayar ile onun çevresindeki elektronik ünitelerin (klavye, yazıcı, tarayıcı, v.b.) birbiriyle kablosuz olarak haberleşmesini sağlamaktı. Daha sonra bu düşünce genişleyerek daha büyük alanlarda kullanılması hedeflenmektedir. Dar alan kablosuz sistemlerin başarımları Monte-Carlo Rayleigh kanal benzetimi esas alınarak geliştirilen programlarla elde edilmiştir. Dar-alan kablosuz haberleşme sistemlerin performansını incelemek için öncelikle teorik analizler yapılmıştır. Daha sonra değişik paket tipleri iletişim ortamları için başarım eğrileri elde edilmiştir. Sonuç olarak, bu tez kısa mesafe radyo haberleşmesi için yeni bir açılım olarak Turbo kodlayıcıların başarımına yoğunlaşmıştır. Daha düşük güç ve EMD emisyonunu azaltmak için atılması gereken bir tasarım adımı olarak Turbo benzeri çözümlerin önemini ortaya koymuştur. Sunduğu basitleştirilmiş işlem adımları Turbo kodlayıcıların amaçlanan sayısal radyo sistemleri için düşük güç, büyüklük ve fiyat ilkelerini çok fazla değiştirmeyeceğini göstermiştir. Anahtar Kelimeler: Bluetooth, Kablosuz Haberleşme Kanalları, Turbo Kodlayıcı, MAP Algoritması, ISI.

Abstract:
Performance Analysis of Short-Range Wireless Fixed Communication Systems and Enhancement at the Reception by Turbo Codings This work analyses the short range indoor wireless fixed communication systems, studies their capacity and performances and searches possible improvements on their performances, power efficiency and widening applications. For this reason, the major short range fixed wireless communication systems Bluetooth, IrDA and ZigBee are subjected and their improvements on performance, power consumption, connection robustness and security are searched. The packet error rates (PER) and bit error rates (BER) are obtained for several data packet structures. In order to improve BER and PER performances the Turbo coding is added to the systems and the effects of the Turbo coding are exhibited by obtaining BER performances for AWGN, narrow-band and wide-band channels. One of the major indoor wireless communication systems, which is Bluetooth, happens to be effective in decreasing the usage of the short cable connections. The system offers portability for a certain range for the systems communicating with each other. The initial design of Bluetooth was to replace communication cables of keyboards, mouse, printer, scanner etc. However, recent trends have shown that people would like to use the Bluetooth technology in the audio or even video systems. Thus, its inevitable expansion in the communication industry is well established. But, because of the air interference and the demands for longer battery life and range, some other technologies, such as ZigBee, have also been developed as a complement to Bluetooth. In order to study performances of the short range wireless systems, the systems are simulated by developed programs based on the Monte-Carlo type Rayleigh channel simulation. The simulation results are obtained for several data packet types/formats. In order to obtain better BER performances, this thesis has finally concentrated on the Turbo coding, since it offers a very close performance to channel capacity limits. In order to design a low power radio, the importances of the Turbo type coding and equalization are exhibited. Without violating the low power, cost and low complexity architecture of the short range wireless standards, a design by Turbo coding is submitted by simplified Turbo Coding by a statistically obtained Look-Up Table (LUT). Key Words: Bluetooth, Wireless Communication Channels, Turbo Coding, MAP, ISI