KD kanalında genişbant haberleşme teknikleri

İyonosfer üzerinde sinyallerin uzun mesafeler katedebilmesi sayesinde, pahalı altyapılara ihtiyaç duymadan uzun mesafeler arasında iletişim yapılabilmektedir. 3-30 MHz arasında dünya üzerinde çok uzak iki nokta arasında veri iletimi yapılabilmektedir. Her ne kadar, iyonosfer kendine özgü yapısı ile, sinyallerin çok uzak noktalara iletimine izin verse de, KD kanalında iletişimin bir çok zorluğu da vardır. İlk olarak, Kısa Dalga (KD) bandı girişimin yoğun olduğu bir banttır. Amatör radyocular, askeri ve devlet kurumlarının kullandığı kanallar, KD bandında çalışan radarlar, KD bandında yayın yapan radyo istasyonları girişime sebep olan yayınlardan bazılarıdır. Bunun yanında, atmosferik gürültünün gücünün düşük frekanslarda daha yüksek olması, iyonosferin zamanla değişmesi ve buna bağlı olarak kanalın gün içinde değişmesi gibi nedenler KD bandının kullanımını zorlaştırmaktadır. Bu zorluklara rağmen iyonosferin yapısını ve hareketlerini anlamaya yönelik çalışmalar hızlanarak devam etmektedir. Toplam elektron miktarının GPS uyduları ile ölçülmesi çalışmaları, farklı koordinatlar için yapılan aradeğerleme çalışmaları ve International Reference Ionosphere (IRI) ile elektron yoğunluğu, elektron sıcaklığı vb. parametrelerin modellenmesi gibi çalışmalar, iyonosferin farklı konum ve zamanlarda nasıl davranacağını önceden kestirebilmemize imkan tanımaktadır. İyonosferin yapısı daha iyi anlaşıldıkça da, farklı konum ve zamanlardaki verici-alıcı çiftleri arasında sinyallerin izlediği yollar da ışın izleme algoritmaları ile kestirilebilmektedir. Bu çalışmada, ilk olarak KD bandında genişbant iletişim yaparken veri hızını enbüyültecek bir algoritma önermekteyiz. Önerdiğimiz algoritma, elektron yoğunluğunu modellemede ve sinyallerin iyonosferde izleyecekleri yolları hesaplamadaki bilgi ve tecrübe birikiminin üzerine inşa edilmiştir. Önerilen algoritmada, ışın izleme programlarının çıktıları kullanılarak kanal parametreleri hesaplanacak ve bu kanal parametrelerine göre kablosuz iletişim sisteminin parametreleri eniyilenecektir. Dikgen Frekans Bölmeli Çoklama (OFDM), Çok Taşıyıcılı Filtre Bankası (FBMC) ve Filtrelenmiş Çok Ton (FMT) gibi çoktaşıyıcılı kablosuz iletişim teknikleri için farklı eniyileme algoritmaları tasarlanmıştır. Algoritma sayesinde, hangi çoktaşıyıcılı sistemin kanalı daha verimli kullanacağı da belirlenebilecektir. Bunun yanında, altkanallarda kullanılacak modülasyon derinliği, verici gücü, altkanal sayısı, taşıyıcı frekansı, altkanal bantgenişliği, OFDM için çevrimsel önek sayısı, FMT için altkanallar arası boşluk değerleri, veri hızını enbüyültecek şekilde belirlenebilecektir. Ayrıca, algoritmanın önerdiği taşıyıcı frekansları VOACAP programının önerdiği frekanslar ile de kıyaslanmıştır. Parametre en iyilemesi sonucunda, her kanal için bir çok-taşıyıcılı sistem önerilememektedir. Bazı durumlarda, verilen kanal parametreleri için kısıtların sağlanması mümkün olmamaktadır. Bu durumlarda, çok-taşıyıcılı sistemin alıcısının önüne kanal kısaltıcı filtreler yerleştirilmelidir. Literatürdeki farklı kanal kısaltıcı metotlar incelenmiştir ve bu çalışmada En Büyük Kısaltıcı Sinyal Gürültü Oranı (MSSNR) metodunun karmaşıklığını azaltacak bir yöntem önerilmiştir. Önerilen yöntemin En Küçük Ortalama Karesel Hata (MMSE) metodu ile de kullanılabileceği gösterilmiştir ve literatürde önerilen MSSNR yöntemi ile kıyaslaması yapılmıştır.