WCDMA’da Yayılma (Spreading) Teknolojisi
WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access), üçüncü nesil (3G) mobil haberleşme sistemlerinde kullanılan bir çoklu erişim teknolojisidir. Bu teknolojide birden fazla kullanıcı, aynı frekans bandını paylaşarak aynı anda veri iletimi gerçekleştirebilir. Bu durum, yayılma (spreading) teknolojisi sayesinde mümkün hale gelir. Yayılma işlemi, temel olarak dar bantlı kullanıcı verisinin geniş bantlı bir sinyale dönüştürülmesiyle gerçekleştirilir. Bu süreç, hem veri güvenliğini artırır hem de çoklu kullanıcıların bir arada iletim yapabilmesini sağlar.
WCDMA’da yayılma işlemi, kullanıcı verisinin bir kod dizisiyle çarpılması yoluyla gerçekleştirilir. Bu kodlar, kullanıcıya özgüdür ve her kullanıcıya farklı kodlar atanır. Bu sayede aynı anda birden fazla kullanıcı aynı frekansta iletişim kurabilirken, veriler birbirinden ayrıştırılabilir. Kullanılan bu yayılma kodları sayesinde, sinyaller geniş bir frekans spektrumuna yayılır, böylece dar bantlı gürültü ve parazitlere karşı daha dirençli hale gelir.
Yayılma Faktörü ve Chip Kavramı
Yayılma işleminde kullanılan önemli kavramlardan biri “chip”tir. Bir chip, yayılma kodunun bir birimidir ve kullanıcı verisinin her biti bu chiplerle çarpılır. Örneğin bir veri biti 256 chip ile çarpılıyorsa, bu durumda yayılma oranı (spreading factor) 256 olur. Yayılma oranı arttıkça, sinyalin bant genişliği de artar. Bu oran, iletim hızına, hizmet türüne ve kanal koşullarına göre dinamik olarak ayarlanabilir.
| Yayılma Faktörü | Chip Hızı (kchip/s) | Veri Hızı (kbps) |
|---|---|---|
| 256 | 3840 | 15 |
| 64 | 3840 | 60 |
| 16 | 3840 | 240 |
Tablodan da görülebileceği gibi, yayılma faktörü azaldıkça veri hızı artar ancak parazit ve gürültüye karşı dayanıklılık azalır. Bu yüzden sistem, kanal kalitesine göre uygun yayılma faktörünü seçerek bağlantı kalitesini optimize eder.
Kodlama ve Yayılma Kodları
WCDMA sisteminde yayılma işlemi sırasında kullanılan kodlar, kullanıcıları birbirinden ayırmak için kritik öneme sahiptir. Bu kodlar aşağıdaki iki temel sınıfta incelenir:
- Scrambling Kodları: Aynı fiziksel kanalda farklı kullanıcıları ayırt etmek için kullanılır. Her kullanıcıya özgü scrambling kodları atanır.
- Ovsf (Orthogonal Variable Spreading Factor) Kodları: Aynı zamanda birden fazla kanal taşıyan tek kullanıcı veya farklı kullanıcılar için kullanılan ortogonal kodlardır. Bu kodlar çakışma yapmadan sinyallerin ayrıştırılmasına olanak tanır.
Ovsf kodları, özellikle downlink (baz istasyonundan kullanıcıya) yönünde önemli rol oynar. Aynı frekansta birden fazla kullanıcıya veri iletilirken, bu kodlar sayesinde sinyaller birbirinden karıştırılmadan çözümlenebilir.
WCDMA sisteminde yayılma kodları nasıl atanır?
Yayılma kodlarının atanması, ağ tarafından merkezi olarak yönetilir. Her kullanıcıya sistemin kontrolü altında benzersiz bir scrambling kodu ve uygun bir OVSF kodu verilir. Bu işlem, hem uplink (kullanıcıdan baz istasyonuna) hem de downlink yönünde uygulanır. Böylece aynı hücredeki kullanıcılar birbirinin sinyaline karışmaz.
Yayılma teknolojisinin mobil ortamlardaki avantajı nedir?
Mobil haberleşme ortamlarında parazit, sinyal zayıflaması, çok yollu yayılım (multipath) gibi problemler sık görülür. Yayılma teknolojisi sayesinde sinyal, geniş bantta yayıldığı için bu tür parazitlerin etkisi ortalama olarak azaltılır. Ayrıca kodlar sayesinde sinyaller birbirinden kolayca ayırt edilir. Bu, sistemin kararlılığını ve güvenilirliğini artırır.
Yayılma işlemi şifreleme midir?
Hayır, yayılma işlemi doğrudan bir şifreleme yöntemi değildir. Ancak veri gizliliğini artırıcı bir etki sağlar. Çünkü çarpılan kod dizisi bilinmeden orijinal veriye erişmek zordur. Bu yönüyle bir tür güvenlik katmanı sağladığı söylenebilir. Ancak asıl güvenlik işlemleri daha üst katmanlarda gerçekleştirilir.
Yayılma teknolojisi veri hızını sınırlar mı?
Yayılma oranı arttıkça veri hızı düşer, çünkü daha fazla chip ile veri çarpılarak geniş bantlı hale getirilir. Ancak bu işlem sinyal kalitesini artırdığı için düşük veri hızlarında bile güvenli iletişim mümkün olur. Yüksek hızlı veri iletiminde ise daha düşük yayılma faktörü seçilir. Sistem, bu dengeyi otomatik olarak yönetir.
Yayılma teknolojisi, WCDMA sisteminin temel taşlarından biridir. Hem çoklu kullanıcı erişimini mümkün kılar hem de kanal bozulmalarına karşı koruma sağlar. Kodlama, sinyal yayma, scrambling ve OVSF yapısı bir araya gelerek, güçlü ve esnek bir iletişim altyapısı oluşturur. Bu teknoloji sayesinde WCDMA ağları, sesli aramalardan yüksek hızlı internet erişimine kadar geniş bir hizmet yelpazesi sunabilir.