Multiplexing ve Multiple Access
Bir önceki yazıdan buraya geldiyseniz, orda bahsettiğim çok fazla terim vardı. Konuya hakim değilseniz anlaması pek kolay olmayan terimlerdi, ancak o yazıyı sadece konuya giriş için yazıldı. TDMA, FDMA, CDMA, W-CDMA, OFDMA ve SC-FDMA... Şimdi hep birlikte bu bahsettiğim teknikleri inceleyeceğiz. Bahsettiğim yazıyı okumadıysanız önce temel olan o kavramları öğrenip sonra buradan devam etmenizi tavsiye ederim.
Creative Design
TDMA, FDMA, CDMA, W-CDMA, OFDMA, SC-FDMA ve daha fazlası bunlar literatürde channel access technique veya mechanism olarak adlandırılan, kanal erişim teknikleri şeklinde Türkçeleştirebileceğimiz kullanıcıların kanalı neye göre veya nasıl kullanacağını belirleyen yöntemlerdir.
TDMA ile başlayalım. TDMA yönteminde amaç sinyali belirli zaman kesitlerine ayırarak kullanıcıların aynı frekans kanalı üzerinde haberleşmesini sağlamaktır.
FDMA da ise yukarıdaki şekilden de anlaşılacağı üzere TDMA’nın aksine sabit zamanda bandwidth’i ve frekansı sub-channel’lara ayırarak kullanıcıların haberleşmesine olanak sağlar.
Telekomünikasyonda farklı kanallardan iletişim için üç farklı domain vardır. Bunlar frekans, zaman ve uzaydır. TDMA’da zaman, FDMA’da frekans kullanılıyordu. CDMA yöntemiyle beraber dijital dünyanın ilk adımları atıldı. CDMA tekniğinde aynı kanal üzerinde kullanıcıya atanan farklı kodlar sayesinde iletişim hem şifrelenmiş oluyordu, hem de daha fazla kullanıcıya hizmet sağlanabiliyordu. Basitçe özetlemek gerekirse, kullanıcıdan gelen orjinal data, chipping sequence denilen unique code ile çarpılıp aktarılıyordu. Aynı zamanda bu işlemlerde encoding ve decoding kullanılıyordu.
W-CDMA’yı CDMA’nın bant genişliği üzerinde iyileştirmeler yapılmış hali gibi düşünebilirsiniz. Dijital sinyallerde işlemler yapmak analog sinyallerde yapmaktan daha efektif sonuçlar ortaya çıkarmıştır. Bu tekniğimizde de CDMA üzerinde tekli veya dörtlü modülasyonlar sonucunda geniş bant elde edilmiş ve sinyal bant genişliği arttırılmıştır.
Lorem ipsum dolor sit amet consectetur adipisicing elit. Nemo vel ad consectetur ut aperiam. Itaque eligendi natus aperiam? Excepturi repellendus consequatur quibusdam optio expedita praesentium est adipisci dolorem ut eius!
W-CDMA’da iki farklı tür vardır:
Frekans Bölmeli Çift Yönlü (FDD): Hem kodları hem de frekansları kullanarak kullanıcıları ayırır. Yukarı bağlantı için bir frekans kullanılırken, aşağı bağlantı için bir başka frekans kullanılır. Zaman Bölmeli Çift Yönlü (TDD): Kodları, frekansları ve zamanı kullanarak kullanıcıları ayırır, burada hem yukarı bağlantı hem de aşağı bağlantı için aynı frekans kullanılır. Buna aslında TDMA ve CDMA’nın kombinasyonu da diyebiliriz.
OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), ‘OFDM’ adı verilen dijital modülasyon tekniğinin daha fazla kullanıcıya hitap etmesi için geliştirilmiş halidir. Buradaki amaç aktarılacak verileri daha küçük parçalara bölerek küçük verilerin basit bir şekilde iletilmesini sağlamaktır. OFDMA bir kanalı, sub-carriers adı verilen daha küçük frekans kesitlerine böler. Üzerine konuşulması gereken önemli adımlardan biridir. Wi-Fi 6 teknolojisinin ilk basamaklarındandır.
SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access), tekniğinin OFDMA’dan ayıran basit bir şey vardır: OFDMA tekniğinde sub-carrier kanallarında aynı anda iletilirken, SC-FDMA’da zaman alanında aynı anda iletim gerçekleştirilir. OFDMA’yı bu şekilde güncelleme fikri ise şu sorun sayesinde ortaya çıkmıştır: OFDMA tekniğinde kullanılan güç fazladır(peak to average power ratio), ki bu da verimsizliğe yol açmıştır. SC-FDMA tekniğinde data sub-carrier kanal üzerinde iletildiği için bu güç sorunu oluşmaz ancak bu sub-carrier kanalları arka arkaya iletmek zorunda olduğu için burada bir gürültü oluşur. Buna da Intersymbol Interference adı verilir. Bunun çözümü de alıcının tekrar işlem yapmasını gerektirir. Bu nedenden, SC-FDMA tekniği LTE teknolojisinde uplink işlemlerinde kullanılır. Yani sinyal göndereni mobil telefondaki siz olarak düşünürseniz, düşük güç ile sinyali iletmiş olacaksınız ancak sinyalin ulaşacağı BTS adını verdiğimiz istasyonda equalization işlemi yapılması gerekecektir, bu istasyonlar için harcanan güç mobil telefonlarımız için harcadığımız güçten önemsizdir bu yüzden önemsenmeyecek ve kaliteli sinyal iletimi yapılmış olacaktır.
