Alçak yörünge uydu haberleşmesi için uyarlamalı kodlama ve kipleme kullanan FPGA tabanlı verici tasarımı

Bu tez çalışmasında, alçak yörünge uydu haberleşmesi için yüksek hızlı ve uyarlamalı kodlama ve kipleme kullanan alan-programlanabilir kapı dizisi (field-programmable gate array, FPGA) tabanlı verici tasarımı yapılmıştır. Alçak yörünge uydularının yörünge hareketleri ve dünyanın kendi ekseni etrafında dönüşü nedeniyle haberleşme kanalı değişkenlik göstermektedir. Bu değişken ortamda verimli ve kesintisiz bir haberleşme sağlayabilmek için uyarlamalı kodlama ve kipleme kullanan bir verici yapısı tasarlanmıştır. Tasarlanan uyarlamalı kodlama ve kipleme kullanan verici yapısı MATLAB ile modellenmiştir. MATLAB ile modellenen tasarımın, MATLAB modeli referans alınarak sayısal tasarımı yapılmıştır. Yapılan sayısal tasarım davranışsal benzetim ortamında referans MATLAB modeli ile doğrulanmıştır. Davranışsal olarak yapılan doğrulamalardan sonra sayısal tasarım, programlanabilir bir donanım olan FPGA üzerinde gerçeklenmiştir. Yüksek performans ve uzay uygulamalarına uygun eşleniğinin 2020 sonuna kadar üretilecek olması sebebiyle Xilinx Kintex Ultrascale xcku060 FPGA üzerinde gerçekleme yapılmıştır. Tasarlanan uyarlamalı kodlama ve kipleme kullanan verici yapısının teorik başarımları, ulaşılan kod oranları ve spektral verimlilik sonuçları çıkarılmıştır. Yapılan tasarımın çalışabildiği en yüksek hızda spektral verimlilik olarak 7,068 değerine ulaşabildiği görülmüştür. Donanım gerçeklemeleri sonucu tasarımın zamanlama analizleri yapılmıştır. Yapılan zamanlama analizleri ile çalışılabilecek en yüksek sistem saat sinyali frekansı belirlenmiştir. Çalışılan saat sinyali frekansları kullanılarak sistemin veri hızları çıkarılmıştır. Geliştirilen uyarlamalı kodlama ve kipleme kullanan ve xcku060 FPGA üzerinde gerçeklenen verici yapısı çıkış sembol hızı olarak 75 Megasembol/saniye (megasymbols per second, Msps), çıkış örnek hızı olarak 300 Megaörnek/saniye (megasamples per second, MSps) hızlarına ulaşabildiği görülmüştür. Tasarım çalışma moduna göre 50,7225 ve 530,1 Megabit/saniye (megabits per second, Mbps) arasında değişebilen giriş hızlarını desteklemektedir.