Fiziksel Katman

BS ve CPE boş bir TV kanalı yani yayın olmayan bir TV kanalı bulduğu zaman MAC sayesinde bu kanalı kullanır bağlantı sonunda ya da herhangi bir sarkma sezdiği zaman bu kanaldan sonra boş olan başka bir kanalı arar. ekil 3.8’ de buna bir örnek verilmiştir.

ekil 3.8: Zamanda ve Frekansta TV Bantlarının Kullanımına Bir Örnek[7]

Fiziksel katman, az karmaşıklık ve yüksek performansı hedefler. Fiziksel katman kullanılacak frekansları servis sağlayacağı kullanıcıya göre veri iletim hızına, kapsama alanına göre seçer. WRAN aşağı bağlantıda kullanıcıların değişen hızlarına göre esneklik sağlamak zorundadır. Aynı zamanda yukarı bağlantıda çoklu erişime de izin vermelidir. Bu çoklu taşıyıcılar sayesinde mümkün olmaktadır. Çoklu taşıyıcılar sayesinde zamanda ve frekans düzleminde işaret kontrol edilebilmektedir ve bu sayede de iki boyutlu slotlar (zaman ve frekans boyutu bulunan slotlar) oluşturulup servis sağlanacak CPE’ ler sınıflandırılabilirler. u anda düşünülen modülasyon OFDMA üzerine kurulu olup fiziksel katman yukarı ve aşağı bağlantı için kanal boşlukları bulunan bir yapıdadır.

WRAN geniş bir kablosuz ağ mimarisi olduğu için gecikmelerin getirdiği sorunları ortadan kaldırmaya yönelik periyodik ön ekler kullanılması hedeflenmiştir. (25us ile 50us arası gecikmeler olabiliyor.) Kullanılacak bu ön eklerinde etkisini ortadan kaldırmak için her bir TV kanalı için yaklaşık 2K taşıyıcı kullanılacaktır.

IEEE 802.22 Fiziksel katmanın ayrıca modülasyon ve kodlamada yüksek esneklik sağlaması gereklidir. Örneğin BS’ den değişik uzaklıklarda yer alan CPE’ lerin haberleşme esnasında BS’ ya ulaştırdıkları işaretlerin SNR değerleri farklıdır. Bu sebepten dolayı BS sistem etkinliğini ve verimini artırmak için her bir CPE’ in konumuna göre hızlı bir şekilde band genişliği, modülasyon ve kodlamayı değiştirmesi gerekmektedir. Bu bağlamda OFDMA kullanıcılar için verimli bir şekilde yerleştirilen taşıyıcılar ile bu sorunlara çözüm olabilmektedir. Genel görüşe göre her bir TV kanalı QPSK, 16-QAM, 64-QAM kullanılarak 48 alt taşıcıya bölünerek 1/2, 3/4, 2/3 oranında konvolüsyon kodlama sonucunda veri iletim hızı her alt kanal için bir kaç Kbps ile bir TV kanalı için 19Mbps hızına kadar ulaşabilmektedir.

Band genişliği ile kapasite doğru orantılıdır, bu yüzden boş olduğu zaman geniş band kullanmak ve kapasiteyi artırmak gerekebilir. Geniş spektrum kullanıldığında veri hızından taviz verilerek gerekli uzaklığa ulaşmak mümkün olabilir. Örneğin BS’ e yakında bulunan CPE’ ler yüksek kapasite kullanırken uzakta bir yerlerde bulunan CPE’ ler çok yolluluk etkisinden dolayı daha düşük veri iletim hızı ve daha fazla güç harcamak zorunda kalacaklardır.

Başlangıçta yapılan analizlerle IEEE 802.22’nin gerektirdiği kapasiteye (19Mbps 30 km‘de) ulaşmanın 1 TV kanalı kullanarak zor olduğu görülmüş. Kanalları birbiri ile bağlayarak bu sorun üstesinden gelinmesi düşünülmüştür. İki kanal bağlama yöntemi sistem için öngörülmüş ve bunlar ardışık kanal ve ardışık olmayan kanal kullanma şeklinde ortaya konmuştur. u andaki IEEE 802.22 standardında düşünülen taslağa göre her iki kanal kullanma stratejisinde yer verilmiştir. Buna rağmen aşağıda anlatılanlar ardışık kanal bağlama sistemine dayanmaktadır. ekil 3.9’ da bu sistemi anlatan basit bir diyagram verilmiştir. Prensipte bağlanabildiği kadar fazla TV kanalının birbirine bağlanıp kullanılması istenir. Buna rağmen pratik gerçekleştirmelerde kısıtlamalarla bağlanabilecek kanal kapasitesi sınırlıdır. US de TV kanalları arasında en az 2 boş TV kanalının olması istenir ( Yüksek çıkışlı bir TV kanalının diğerine etki edeceği düşünüldüğünden. ) WRAN için komşu TV kanalları ile en az bir TV kanalı olacak şekilde bir spektrum kullanması istenir. Yani her bir WRAN aleti 3 TV kanalı kapsayacak şekilde bir spektrum kullanımı söz konusudur. 3 ardışık kanal her bir 6 MHz olarak düşünüldüğünde RF band genişliği 18 MHz olarak görünür.

ekil 3.9: Ardışık Kanal Kullanma[7]

Gerçeklemeyi basitleştirmek için kanal kullanma yöntemi olarak sabit ara taşıyıcılar kullanılır. Kullanılan birleştirilmiş kanallara göre sistem saatini değiştirmek zorunda kalmayan alıcı ile gerçeklemede kolaylık sağlanmış olunur. Bu yöntem sonucunda birleştirilen kanallarla orantılı olarak daha çok FFT alanına ihtiyaç duyulur. Genel olarak sistem 3 TV kanalı için 6K FFT alanına ihtiyaç duyar. Bir aygıt senkronize olmaya başladığında, birleştirilmiş kanallardan hangisinin öncelik sırasına sahip olduğunu bilmez. İlk senkronizasyonu sağlamak için bir Superframe yapısı tanımlanır. Superframe 6MHz olarak iletilir. Yeni aygıtlar ağa bağlandıklarında 6MHz modunda sisteme dahil olmaya çalışır ve Superframe bulduğunda ondan hava ara yüzü için gerekli verileri alırlar. Superframe’ in band genişliği yaklaşık 5 MHz civarıdır. Bu filtrelemede kolaylık sağlar, yan kanalların etkisini azaltır. Başlık içerinde preamble (ön ek) zaman ayarlaması için kullanılır, AGC ayarları ve kanal kestirim parametreleri bulunur. Ön ek 1 sembol başlığı olarak gerçek bilginin içerine eklenir ve aynı bilgi tüm birileştirilmiş TV kanalları üzerinde iletilir.

3.5.1.1 Spektrum algılama

Fiziksel katman için önemli bir gereksinimdir. Bunun birçok algılama mekanizması geliştirilmiştir. Bu mekanizmalar, algılama olasılığı (PD “Probability of Detection”) ve yanlış algılama olasılığı (PFA “Probability of False Alarm”) parametrelerine göre değerlendirilir. Zorunluların tespiti açısından değerlendirilirse yüksek PFA düşük PD’

den daha tolere edilebilir bir değerdir. Spektrum algılama için iki önemli yaklaşım vardır: enerji algılama ve özellik algılama. Enerji tespiti yaklaşımı, ilgilenilen banttaki işaretin enerjisinin belirlenmesine dayanır.