KABLOSUZ İLETİŞİMDE GERÇEK ZAMANLI SİNYAL İŞLEME

T.C. KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü KABLOSUZ İLETİŞİMDE GERÇEK ZAMANLI SİNYAL İŞLEME 196064 Nezahat ÖZTÜRK 206397 Maksat YAZIYEW Prof. Dr. Temel KAYIKÇIOĞLU MAYIS 2012 TRABZON

İÇİNDEKİLER Lisans Bitirme Projesi Onay Formu..iii Önsöz.....v İçindekiler vii 1.Giriş...1 2. Temel Haberleşme Sistemi.3 2.1. Verici 4 2.2. Kanal 4 2.3. Alıcı..4 3. Sayısal Haberleşme Sistemi...6 3.1. Sayısal Sinyallerde Gürültü Etkisi..7 3.2. Sayısal Sinyallerde Gürültü Çeşitleri..9 3.2.1. Isıl Gürültü 9 3.2.2. İntermodülasyon Gürültüsü..9 3.2.3. Diyafoni..10 3.2.4. Darbe Gürütüsü... 10 4. Gerçek Zamanlı (Real Time) İşaret İşleme.11 4.1. Gerçek Zamanlı İşaret İşleme Yöntemleri. 11 4.2. Matlab ile Real Time Analog Sinyal Üretme....12 5. Kablosuz (Wireless) Haberleşme Sistem 14 5.1. Kablosuz Haberleşme Sisteminde Çok Yollu Yayılım..16 6. Seri Port Haberleşmesi.18 6.1. Seri Port Haberleşmesinde Hız..19 6.2. Seri Port Haberleşmesinde Data Bitleri..19 6.3. Seri Port Haberleşmesinde Eşlik...19 7. Deneysel Çalışmalar.20 7.1. ez430-rf2500 Kiti Programlama..20 7.2. Matlab ile Sinyal Modellemeler.22 7.3. Matlab ile Seri Porttan Veri Okunması..24 vii

7.4. Terminal Programı ile Kontrol Sağlama...27 8. Sonuçlar 28 9.Yorumlar...31 Kaynaklar.32 Ekler.33 Özgeçmiş.37 viii

ÖZET Projede kablosuz iletişim tekniği kullanarak real time olarak sinyal işleme konusu üzerinde çalışılmıştır. Projeyi gerçekleştirmek için işlemcili ve kablosuz iletişimi sağlayacak verici-alıcı modülü kullanılır. Proje kapsamında verici taraftaki bilgisayarda modellenmiş olan ECG işareti gibi çeşitli grafiksel veriler, sinüs işareti ve kare dalga işareti gibi veriler verici olarak kullanılan mikroişlemci ile alıcı olarak kullanılan mikroişlemciye kablosuz olarak haberleşme kanalından gönderilmektedir. Alıcı tarafta alınan işaret matlab sayesinde bilgisayarın USB portuna erişilerek işlenilecek ortama aktarılır ve gönderilmiş olan sayısal veriler tekrar grafiğe dönüştürülür. Gönderme işlemi verici alıcı birbirini gördüğü sürece uzak mesafelerde başarım sağlamaktadır ancak verici alıcı arasına duvar gibi engeller girdiğinde ise yakın mesafelerde gönderme işleminin ne tür başarılar sağlayacağıda incelenecektir. Bir haberleşme sistemi temel olarak veriyi gönderen kaynak, veriyi ileten haberleşme kanalı ve veriyi alan hedeften oluşur. Haberleşme kanalı veriyi ileten ortamdır ve bu ortamlar hava, kablo, deniz veya uzay olabilir. Kanalın bozucu etkilerinden biri olan simgeler arası girişim (Inter Symbol Interference, ISI), kanalın gecikme içeren yayılmasına bağlı olarak, birden fazla simgenin aynı anda kanalda bulunmasından kaynaklanmaktadır. Alıcıda, kanaldan alınan her bir örnekte birden fazla simge yer aldığından, vericiden hangi simgenin gönderilmiş olduğuna karar verirken hatalar meydana gelmekte ve sistem başarımı düşmektedir. Projedeki iletim ortamı hava olacaktır. Kaynağın, yani vericinin, gönderilecek veriyi iletim ortamına uygun bir şekle dönüştürüp gönderilmesi gereklidir, kullandığımız işlemciler 2.4 GHz de radyo dalgalarıyla haberleşmektedir. Bir haberleşme kanalının analizi konusunada değinilmiştir. x

SEMBOLLER VE KISALTMALAR ECG DAC ADC FM AM PM FSK ASK PSK LOS ISI Elektrokardiogram (Electrocardiogram) Sayısal Analog Dönüştürücü (Digital Analog Converter) Analog Sayısal Dönüştürücü (Anologue Digital Converter) Frekans Modülasyonu(Frequency Modulation) Genlik Modülasyonu (Amplitude Modulation) Faz Modülasyonu (Phase Modulation) Frekans Kaydırmalı Modülasyon (Frequecy Shift Keying) Genlik Kaydırmalı Modülasyon (Amplitude Shift Keying) Faz Kaydırmalı Modülasyon (Phase Shift Keying) Direk Görüş Hattı (Line of Side) Simgeler Arası Girişim (Intersymbol Interference) xii

1.GİRİŞ Haberleşme sistemleri anlamlı bilgi taşıma işlemlerini gerçekleştirir. Anlamlı bir bilginin karşılıklı alışverişi yapılır. Elektronik cihazlarda haberleşme günümüzde çok önemli hale gelmiştir. Teknolijinin hızla ilerlemesi, elektronik cihazların her geçen gün gelişmesi, internet ve kablosuz iletişimin de yaygınlaşması ile elektronik cihazlarla haberleşme ve verilerin işlenmesi, günümüzde iletişim kavramına evrensel bir anlam katmış ve iletişimin büyük bir kısmı artık elektronik ortamda yapılır hale gelmiştir. Haberleşme sisteminin başlıca elemanları: 1- Verici 2- İletim Ortamı 3- Alıcı Projede kablosuz iletişim tekniği kullanarak real time olarak sinyal işleme konusu üzerinde çalışılmıştır. Projeyi gerçekleştirmek için işlemcili ve kablosuz iletişimi sağlayacak verici-alıcı modülü kullanılır. Verici alıcı modülü düşük güçlü uygulamalarda kıllanılmak amacıyla geliştirilmiş bir modüldür. Kablosuz olarak veriler 2.4 GHz de iletilmektedir. Göndereceğimiz grafiksel veriler matlab ile modellenmiş ve örnek değerleri belirlenmiştir. Proje kapsamında verici taraftaki bilgisayarda modellenmiş olan ECG işareti gibi çeşitli grafiksel veriler, sinüs işareti ve kare dalga işareti gibi veriler verici olarak kullanılan mikroişlemci ile alıcı olarak kullanılan mikroişlemciye kablosuz olarak haberleşme kanalından gönderilmektedir. Alıcı tarafta alınan işaret matlab sayesinde bilgisayarın USB portuna erişilerek işlenilecek ortama aktarılır ve gönderilmiş olan sayısal veriler tekrar grafiğe dönüştürülür. Şekil 1 de projenin akış şeması verilmektedir. PC + MATLAB U S B İşlemci + verici Alıcı + İşlemci U S B PC + MATLAB Şekil 1. Projede izlenecek yöntemin blok diyagramı.

Alıcı verici eğer birbirini görmüyorsa yakın mesafelerde haberleşme daha sağlıklı olmaktadır. Bu uygulama ile bir hastanın ECG verileri kablosuz olarak iletilebilir ve alıcı tarafta tekrar işlenerek grafiğe dönüştürülebilir veya istediğimiz herhangi bir grafiksel veriyi kablosuz olarak iletebilir grafiğini çizdirebilir ve üzerinde işlem yapabiliriz. Projede kullanılan malzemelerle benzer olarak bir Chat programı yazılarak iki bilgisayarla karşılıklı yazışma yapılmıştır. Ancak tezde yapılan çalışma yazışma değil, sayısal verilerin program aracılığıyla işlenmesini kapsamaktadır. Çizelge 1 de iş zaman grafiği verilmektedir. Çizelge 1. İş zaman çizelgesi Aylar Görevler Nezahat ÖZTÜRK Maksat YAZIYEW 1.AY Dijital ve analog Çeşitli makaleler okundu, konuyla sinyallerdeki ilgili teorik bilgi araştırıldı,formüller İnternet araştırması yapıldı. ŞUBAT bozulmaların incelendi ve matlabda gürültülü incelenmesi işaret uygulaması yapıldı. 2. AY Ses kartı ile real time Matlab ortamında for döngüsü ile Teorik bilgi araştırması MART sinyal uygulaması ses kartına sürekli işaret gönderildi yapıldı. yapılması ve osiloskop görüntüleri üzerinden karşılaştırma yapıldı. 3.AY Kablosuz haber Konunun teorik kısmı araştırıldı İnternetten araştırma leşme sistemi ve mikroişlemci ile matlabın usb yapıldı. seri port haber üzerinden haberleşmesini NİSAN leşmesine araş sağlayacak program yazıldı. tırılması 4. AY MAYIS İşlemcilerin programlanması ve Matlab program İşlemciler programlandı, matlab programları yazıldı ve veriler işlendi larının yazılması 2

2. TEMEL HABERLEŞME SİSTEMİ Haberleşme sistemleri en temel olarak veriyi gönderecek bir verici kaynağı, verinin iletileceği bir haberleşme kanalı ve verinin alındığı bir vericiden oluşmaktadır. Haberleşme kanalı verici alıcı arasında fiziksel bir bağ oluşturmaktadır. Haberleşmenin amacı bir veriyi bir noktadan başka bir noktaya en az hatayla ve en az güçle göndermektir. Verici gönderecek olduğu veriyi modüle ederek gönderir bunun bir çok nedeni vardır. En önemli nedenlerinden bir tanesi ileteceğimiz veriyi iletime uygun bir hale getirip öyle iletmektir. Modülasyonda bilgi işareti bir taşıyıcıya bindirildikten sonra iletim ortamına verilir. Modülasyon yapılmasının amaçları şöyle sıralanabilir; Anten boyutlarını küçültmek Transmisyon ortamına uymak Frekans bandını verimli şekilde kullanmak Verici alıcı maliyetleri Düşük güç kaybı sağlama Bozucu kanal etkisi azaltmak Genel olarak bir haberleşme sistemi Şekil 2 de gösterilmiş olan fonksiyonel bloklardan oluşur. Bilgi kaynağı tarafından üretilen data resim formatında ses formatında veya yazı formatında olabilir. Dönüştürücü olarak tanımladığımız kısım ise veriyi istediğimiz formlara dönüştürür. Bir kameranın çektiği resimleri elektriksel işarete dönüştürmesi veya mikrofonun ses işaretlerini elektriksel işarete dönüştürmesi buna örnek verilebilir. Alıcı taraftaki sistem ise verici taraftaki dönüştürücünün yaptığı işlemin tam tersini yapar ve elektriksel işaretler kullanıcıların istediği anlaşılabilir formlara dönüştürülür. Bilgi Kaynağı Dönüştürücü Verici Kanal Çıkış sinyali Çıkış dönüştürücüsü Alıcı Şekil 2. Bir haberleşme sisteminin fonksiyonel bileşenleri [1].

2.1. Verici Elektriksel işaretleri kanal veya iletim ortamına uygun bir forma dönüştürüp gönderen sistemlere verici denir. Kablosuz haberleşme sistemleri radyo dalgaları ile çalışmaktadır. Verici olarak nitelendirdiğimiz kısım sadece datayı modüle ederek gönderir alma işlemi yapmaz. Modülasyon işlemi taşıyıcının genlik, faz veya frekansının değiştirilmesidir. Örneğin bilgi işaretine genlik modülasyonu yapıyorsak bilgi işareti taşıyıcının genliğinde istenilen frekans bandına aktarılır. Frekans modülasyonunda ise taşıyıcı işaretin frekansı bildiri işaretiyle orantılı değişir. Vericiler radyo dalgalarını yaymak için çeşitli özelliklere sahip antenler kullanırlar. Vericiler alternatif akımla radyo dalgaları üretirler ve bunu antene uygulayarak uzaya yayarlar. Vericilere örnek olarak radyo vericisi ve televizyon vericisi,telefon vericisi gösterilebilir. Modülasyon ile birçok kullanıcının bilgisi aynı kanal üzerinden iletilebilmektedir. Her bir verici istasyonu için toplam frekans bandı birçok alt banda bölünmüştür. Modülasyon sayesinde gönderilecek veriler istenilen frekans bandına taşınır ve böylece her kullanıcının kendi frekans bölgesinde faaliyet göstermesi mümkün kılınmaktadır. Birçok verici bu yöntemle aynı anda yayın yapabilmektedir. Bu yöntem sadece kablosuz haberleşme yapan sistemler için geçerli değildir. Kablolu sistemlerde de aynı kablo üzerinden değişik frekansa sahip bilgiler gönderilebilmektedir. 2.2. Kanal Haberleşme kanalı iletilecek işarate vericiden alıcıya göndermek için kullandığımız ortamdır. Kablosuz haberleşme sistemlerinde kanal atmosfer veya diğer adıyla serbest uzaydır. Haberleşme kanalları genellikle karmaşık olarak modellenir bunun nedeni ise vericiden alıcıya gönderilen işaretin, kanalın gecikmeli yayılmasına bağlı olarak hem genliğinin hemde fazının değişmesidir. Kanaldan gönderilecek işaretteki en önemli bozulma işaretin alındığı alıcı kısmında kuvvetlendirme işleminin gerçekleştiği ön uçta toplanır gürültü şeklinde meydana gelmektedir. Bu gürültü yükselteçlerin karakteristiklerinin doğrusal olmamasından kaynaklanan ısıl gürültüdür. Kablosuz haberleşmede diğer kullanıcıların kanalda olmasından kaynaklanan girişimde mevcuttur. 2.3. Alıcı Veri alışverişinin yapıldığı haberleşme sistemlerinin en önemli kısımlarından bir tanesi alıcı kısmıdır. Alıcıda işaretin alınmasına ek olarak gürültünün bastırılması ve süzgeçleme 4

gibi işlamlerde yapılır. Alıcı anten modüleli şekilde gelen işaretleri toplar ve demodülasyon işlemine tabi tutar. Modüleli şekilde alınmış olan işaretten demodülasyon sonucu bildiri işareti tekrar elde edilir. Demodüle edilen işaret gönderilen işaretin bozulmuş şeklidir. Bu bozulmanın nedeni toplanır gürültü ve haberleşme kanalının bozucu etkileri sonucu oluşmaktadır. 5

3. SAYISAL HABERLEŞME SİSTEMİ Analog sinyaller sürekli zamanlı işaretlerdir. Analog haberleşme sisteminde bildiri işaretinin dalga formu analogtur. Analog işaretler doğrudan taşıyıcıya bindirilerek bir kanaldan iletilebilirler. Alıcı tarafta ise işaret taşıyıcıyla aynı frekansa sahip bir işaretle çarpılıp alçak geçiren süzgeçten geçirilerse bilgi elde edilmiş olur. Veri iletiminde sayısal haberleşme kullanılmak istendiğinde analog işaret sayısal forma dönüştürülür. Ses işareti, biyomedikal işaretler, radar sinyalleri analog sinyallerdir. Sayısal yönteklerle analog işareti işlemek için bu sinyalleri analog formdan sayısal forma dönüştürmek gerekir. Bu işlem analogdan sayısala dönüştürücü tarafından yapılır[2]. Şekil 3 de verildiği gibi analogdan sayısala dönüştürme işlemi 3 aşamalı bir işlemdir. 1. Örnekleme: Sürekli zamanlı bir işaretten belirli zaman aralıklarında örnekler alarak ayrık zamanlı sinyale dönüştürme işlemidir. x(t) işareti örnekleyici girişine verildiğinde çıkıştaki işaret x(nt)=x(n) olur. T örnekleme aralığını ifade etmektedir. Örnekleme frekansı Fs=1/T olur. Örnekleme işlemi Denklem (3.1) ve Denklem (3.2) deki gibidir. x(n) = x(nt) - < n < (3.1) t = n T = n / Fs (3.2) x(t) x(n) xq(n) 010111 Örnekleyici Kuantalayıcı Kodlayıcı Analog Sinyal Ayrık Zamanlı Nicemlenmiş Sayısal Sinyal Sinyal Sinyal Şekil 3. Analogdan sayısala dönüşüm. 2. Kuantalama: Analog sinyalin örneklenmesiyle ayrık zamanlı hale dönüştürülen sinyaller kuantalama ile ayrık zamanlı ayrık değerli hale dönüştürülür. Her bir örneğin değeri sonlu sayıda değerler ile ifade edilir. Örneklenmiş işaretin değerleri ile işaretin kuantalama

sonucu atandığı değerler arasındaki fark kuantalama hatasını verir. Bu hatanın küçük olması arzulanır. 3. Kodlama: Kodlama işlemi kuantalanmış her düzeye birler ve sıfırlardan oluşan kod sözcüğü atanması işlemidir. Kod sözcüğünün uzunluğu kuantalama düzey sayısından bulunur. Denklem (3.3) de kuantalama düzey sayısıyla kod sözcüğü arasındaki ilişki ifade edilmektedir. M kuantalama düzey sayısı, n kod sözcüğü uzunluğudur. M (3.3) 3.1. Sayısal Sinyallerde Gürültü Etkisi Herhangi bir haberleşme sisteminde alınan sinyal gönderilen sinyalin yayılım ortamı boyunca zayıflamış halini ve sistem karakteristiği sebebiyle bazı bozulmaları içerir. Bu değişimler alınan sinyalin gönderilen sinyalden birtakım farklılıklar içermesine neden olur. Ayrıca verici ve alıcı arasındaki ortamda iletilecek sinyale istenmeyen işaretler yani gürültü eklenir. Gürültü; haberleşme sisteminin performansını etkileyen ana faktördür. Sayısal sinyale gürültünün nasıl bir etkide bulunacağının daha iyi anlaşılması için matlab üzerinde aşağıdaki gibi bir uygulama yapılmıştır. Darbe modülasyonu yapılmış sayısal sinyalin kodları program içinde dizi şeklinde oluşturulup aynı dizi boyutuna sahip rastlantısal işaretler asıl işaretimize eklenip bozulmalar gözlemlenmiştir. Şekil 4 de darbe modülasyonu yapılmış işaret kodları, Şekil 5 de eklenen rastlantısal gürültü, Şekil 6 da ise gürültünün sinyal üzerine eklenmesiyle ortaya çıkan bozulmalar gösterilmektedir. 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0-0.2 0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016 0.018 0.02 Şekil 4. Darbe modülasyonu yapılmış işaretin kodları. 7

A [V] 4 3 2 1 0-1 -2-3 0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016 0.018 0.02 Şekil 5. Rastlantısal gürültü. 4 Unipolar WRZ+gürültü 3 2 1 0-1 -2-3 -4 0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016 0.018 0.02 t [s] Şekil 6. İşarete eklenen gürültü. İnceleme sonucunda gönderdiğimiz işarete gürültü eklenmesiyle bit hataları meydana gelmektedir. Gürültü nedeniyle değişen genlik düzeyleri alıcı tarafta gönderilen işaretin bir mi sıfır mı olduğu konusunda kararsızlığa neden olabilmektedir. Asıl işaretin elde edilmesinde yani demodülasyon işleminin gerçekleştirilmesinde karar mekanizması yanılgıya düşebilmektedir. Gürültü konusu ve gürültüyü azaltma, haberleşme mühendisliği ve işaret işlemenin yapıldığı tüm alanlarda üzerinde durulması gereken çok önemli bir konudur. Sistem performansını sınırlayan en önemli unsurdur. 8

3.2. Sayısal Sinyallerde Gürültü Çeşitleri Sayısal haberleşmede gürültü çeşitlerini dört ana kategoriye ayırabiliriz[3]: 1. Isıl gürültü (thermal noise) 2. Modülasyonlar arası gürültü (intermodulation noise) 3. Diyafoni-Yan Ses (crosstalk) 4. Darbe gürültüsü (impulse noise) 3.2.1. Isıl Gürültü Haberleşme sistemlerinde işaretin iletildiği değişik iletim ortamlarında ve haberleşmenin yapıldığı elektronik cihazlarda meydana gelen bir gürültü çeşididir. Isının etkisiyle serbest elektronlar hareket halindedir. Direnç, diyot, transistör gibi elektronik elemanların karakteristiğin doğrusal olmamasından kaynaklanan bozulmalar ortaya çıkmaktadır. Eğer sıcaklık mutlak sıfırın(-273 ) üzerinde ise ısıl gürültü daima vardır. İletişim sistemlerinde alıcı tasarlanan sistemin duyarlılığını belirleyebilir. Termal gürültü, işaretin bant genişliği ve sıcaklık arttıkça artmaktadır. Bir kaynak içerisinde meydana gelecek ısıl gürültü gücünü denklem (3.4) deki gibi hesaplanabilir,burada bant genişliği 1 Hz dir[4]. Pn gürültü gücü yoğunluğunu ifade etmektedir ve birimi W/Hz dir ve k (1,3803 J/K) boltzman sabitidir. T Kelvin cinsinden mutlak sıcaklıktır. Denklemi genelleştirecek olursak denklem (3.5) deki gibi ifade edebiliriz. Pn= kt (3.4) P =KTB= Pn.B (3.5) 3.2.2. İntermodülasyon Gürültüsü Farklı frekanstaki sinyallerin aynı transmisyon ortamını paylaşması sonucu oluşur. İki tane farklı sinyal birlikte yükseltildiklerinde bu frekansların harmonikleri de beraber yük seltilirler. Yükseltilen bu harmonikler arasında yer alan iki harmonik frekansının biribirine karışması, intermodülasyon gürültüsünü meydana getirir. 9

3.2.3. Diyafoni Günümüzdeki haberleşme sistemlerinde birçok devre aynı sistem içerisinde yer alabilir. İletişim sistemlerinde devreler arasında kublaj oluşması sonucu meydana gelir. Buna telefonda konuşurken başkasının sesini duymayı örnek verebiliriz. 3.2.4. Darbe Gürültüsü Bu gürültü tipi rastlantısal darbelerden oluşmaktadır, genellikle kısa süreli ve yüksek genliklidir. Işık, araç ateşleme sistemleri, elektriksel sistemler ve haberleşme sistemindeki bir takım hatalar gibi dış elektromagnetik bozulmalar bu gürültünün nedenidir. 10

4. GERÇEK ZAMANLI (REAL TIME) İŞARET İŞLEME Günümüz teknolojisinde real time sinyal işleme konusu çok önemli bir yer edinmiştir. Haberleşme sistemlerindeki işaret işlemede, tıbbi cihazlar kullanarak hastaların biomedikal ölçümlerinin sürekli takibinde, telefon haberleşmesinde, sayısal kontrol sistemlerinde, radar uygulamalarında, trafik lambalarında gerçek zamanlı işaret işleme kullanılmaktadır. Gerçek zamanlı işaret işlemede çıkış işareti giriş işareti uygulandığı zaman hemen üretilmek zorundadır. Veriler her ne kadar birtakım gecikmelere sahipsede, bu gecikmeler oldukça kısa süreli tutulmak zorundadır. Gecikmeler ne kadar kısa süreli tutulursa işaretin gerçek zamanlı olma seviyesi bir o kadar artar. Gerçek zamanlı işaret işlemede giriş sinyali önce bir filitreden geçirilir daha sonra analog sayısal dönüştürücüden ( DAC ) geçirelerek işaretin sayısal karşılığı bulunmuş olur ve işlemcide işlenecek duruma getirilir. İşaretin üzerinde istediğimiz değişiklikleri yaptıktan sonra işareti analog forma çevirme ihtiyacı duyarız çünkü bu sayede veriler daha iyi gözlemlenmiş olur. İşareti daha da düzeltmek için çıkışta tekrar bir filtre kullanılabilir. Şekil 7 de gerçek zamanlı işaret işleme blok diyagramı verilmiştir. Giriş Filtresi ADC örnekleme ve tutma Dijital İşlemci Sayısal Analog Dönüştürücü (DAC) Çıkış filtresi Şekil 7. Real-time işaret işleme blok diyagramı. 4.1. Gerçek Zamanlı İşaret İşleme Yöntemleri Dairesel Tamponlama(Circular buffering):filitre gerçek zamanlı olarak gerçekleştirilmek istendiğinde çıkıştaki örneklerin hesaplanabilmesi için girişte var olan örnek değerlerine ihtiyaç duyulur. FIR filitrede giriş sinyalinden belli sayıda örnek alınır bu örnekler geçiriltikleri filitrelerin katsayılaı olan a, b, c, d gibi katsayılarla çarpılır ve en son bu değerler toplanır. Denklem 4.1 de gösterildiği gibi formüle edilebilir. ( 4.1 )

4.2. Matlab ile Real Time Analog Sinyal Üretme Gerçek zamanlı işaret işleme konusunun daha iyi anlaşılabilmesi için matlab ile basit bir program yazarak gerçek zamanlı işaret görülmeye çalışılmıştır. Matlab ortamında real time sinüs sinyali üretip, programın içinde üretilen bu sinyal bilgisayarın ses kartına gönderilmiştir. Ses kartının kulaklık çıkışından veri alınıp osiloskoba bağlanılmış ve değişimler gözlenilmiştir. Matlab programı aşağıda verildiği gibidir. for k=0:1:100 f=10 t=k:0.01:k+1; ft=5*sin(2*pi*t*f); (Zamanda sürekli değişen sinüs işareti) hold on ( Girafikleri art arda ekleyip gösterecek program ) pause(0.1) (Osiloskopta rahat gözlem için 0.1 sn lik gecikme) plot(t,ft); (İşaretin çizdirilmesi) sound(ft) (İşaretin ses kartına gönderilmesi) end Program çıktısı Şekil 8 de verildiği gibi gerçek zamanlı sinüs sinyalinin sadece 1-2 sn arasındaki kısmıdır. Sinyal akışı 101 saniye devam etmektedir ve sonra durmaktadır. Bu akışın daha uzun süre devam etmesi for döngüsünün aralığı değiştirilerek sağlanabilir.şekil 9 da bilgisayar osiloskop bağlantısı Şekil 10 da ise işaretin osiloskop görüntüsü görülmektedir. 5 4 3 2 1 0-1 -2-3 -4-5 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 Şekil 8. Gerçek zamanlı sinüs işareti. 12

Şekil 9. Bilgisayar osiloskop bağlantısı. Şekil 10. Osiloskop görüntüsü. Ses kartı çıkışından alınan sinüzoidal işaretin frekans ve genlik değerleri ölçülüp program üzerinde ayarlanılan değerler ile birlikte Çizelge 2 de verilmiştir. Çizelge 2. Osiloskop değer ölçümleri Programdaki değer Ölçülen değer Genlik 10 Hz 833 Hz Frekans 20 Hz 1666 Hz Bilgisayarın ses kartı normal işaret frekansını 83.3 kat yükseltiyor. Genliğin işaretimizin genliği ile alakası yoktur osiloskopta görülen genlik tamamen ses kartının değişken gerilimine bağlıdır. Yani ses seviyesi maksimum yaptığında genlik tepeden tepeye V p-p = 0,8 V minimum yaptığında ise V p-p = 0 V olmaktadır. 13

5. KABLOSUZ (WIRELESS) HABERLEŞME SİSTEMİ Wireless haberleşme sistemi iki veya fazla nokta arasında fiziksel bağlantı olmadan bilgi alışverişi yapmayı sağlar. Kablosuz iletişim sistemi günümüz teknolojisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bilgisayar, telefon, tıbbı veri aktarımı, uzaktan kumandalı modelli uçaklar, güvenlik sistemleri yaygın radyo haberleşmesinde örnek verebileceğimiz sistemlerdir. Haberleşmenin yapılacağı alan kısa olabilir; örneğin televizyon uzaktan kumandası veya derin uzay radyo haberleşmesindeki (deep-space radio) mesafe binlerce veya milyonlarca kilometre olabilir. Elektromanyetik dalgalar elektrik ve manyetik alanlardan oluşurlar ve foton denilen ayrık enerji paketlerine sahiptirler. Serbest uzayda fotonun hareketi boyunca elektrik ve manyetik alanlar yer değiştirirler. Bir saniyedeki bu değişim veya titreşimlerin sayısı Hertz olarak adlandırılır. Çizelge 3 çeşitli ışınım türlerine göre, radyo frekans aralıklarını ve dalga boyu aralıklarını görmekteyiz. Çizelge 4 tanımlı radyo frekans aralıklarını göstermektedir. Çizelge 3. Işınım Türleri [5] Işınım Türü Frekans Aralığı(Hz) Dalga Boyu Aralığı Gamma < 1pm X 1 nm - 1pm Morötesi 400nm - 1nm Görünür 750 nm - 400 nm Kızılötesi yakını Kızılötesi 2.5 μm - 750 nm

Mikrodalga Radyo 25 μm - 2.5 μm 1mm - 25μm > 1 mm Çizelge 4. Tanımlı Radyo Frekans Aralıkları [5] 3-30 KHz Very Low Frequences (VLF) 30-300 KHz Uzun Dalga Boyu(Long Wave, LW) 300-3000 KHz (3 MHz) Orta Dalga (Mediım Wave,MW) 3-30 Mhz Kısa Dalga ( Short Wave, SW) 30-300 MHz Yüksek Frekans(Very High Frequency, VHF) 300-3000 MHz Ultra Yüksek Frekans(Super High Frequency,SHF) 3 GHz-30 GHz Süper Yüksek Frekans (Super High Frequency, SHF) 300-3000 GHz Mikrodalga Frekansları Haberleşme sistemlerinin temellerinde çeşitli modülasyon teknikleri yer almaktadır. Bu modülasyon teknikleri analog ve sayısal modülasyon olmak üzere ikiye ayrılır. Analog modülasyon teknikleri olan FM, AM ve PM modülasyonlarına karşılık düşen 3 adet sayısal modülasyon tekniği mevcuttur. Bunlar; Frekans Kaydırmalı Anahtarlama FSK, Genlik Kaydırmalı Anahtarlama ASK ve Faz Kaydırmalı Anahtarlama PSK dır. Bu yöntemlerde taşıyıcı sinyalin frekansı, genliği veya fazı lojik 0 veya lojik 1 e karşılık düşecek şekilde iki ayrı değer arasında anahtarlanır. 15

5.1. Kablosuz Haberleşme Sisteminde Çok Yollu Yayılım Kablosuz haberleşme sisteminde verici antenden çıkan sinyal kanal üzerinde birçok yoldan alıcı antene ulaşabilir. Bu literatürde çok yollu yayılım ( multipath propagation ) olarak bilinir. Antenlerin direkt olarak birbirlerini gördükleri birbirini yol ( LOS: Line of Side ) haricinde binalardan, ağaçlardan veya başka yerlerden yansımalarla birlikte sinyalin gecikmiş alımları gelebilir. Anten arasındaki her bir yola çoklu yol bileşeni denir ve her yolun farklı bir zayıflatması ve zaman gecikmesi vardır. Bunların alıcı antene toplamı ise alınan sinyali bozabilir bu olaya sönümleme yani işaret girişime uğramıştır intersymbol interference etkisi mevcuttur. Böyle bir kanalı modellemek için zamanla değişen dürtü cevabına sahip bir model ele alınır. İşaretin kanaldan çok yollu yayılımı Rayleigh dağılımıyla modellenir. Çok yollu yayılımın matemetiksel modeli doğrusal sistemler için birim vuruş tepkeleri metoduyla ifade edilebilir. İletilen sinyal darbe şeklinde formül (5.1) de gösterildiği gibidir. x(t)=δ(t) (5.1) Alıcıda, bir çok elektromanyetik yol sebebiyle birden fazla darbe alınacaktır (kanalı sonsuz bantgenişliğine sahip kabul ettik böylece darbenin şekli değişmemiş oldu) ve her darbe farklı zamanlarda alıcıya ulaşacaktır.elektromanyetik dalgalar ışık hızıyla yayılırlar ve her yolun geometrik uzunluğu birbirinden farklıdır(serbest uzayda ışık 3 km lik yolu 1μs de alır). N alınan darbe sayısıdır.t(n) n. darbenin gecikme süresidir ve p(n) alınan sinyalin komplex olarak genlik ve faz şeklinde ifade edilmiş halidir. Sonuç olarak y(t) çokyollu yayılımı h(t) nin birim vuruş tepkesi olarak ifade edilişi formül (5.2) de olduğu gibidir. (5.2) 5.2. Kanal Denkleştirme Günümüzde veri iletişiminde kullanılan kablosuz iletişim kanalı geniş bantlı sistemlerde sorun oluşturmaktadır.çok yollu,zamanda yayılmış,bant sınırlı kanallar simgeler arası girişime neden olur ve bunun sonucundada alıcıda istenmeyen bit hataları oluşur. 16

ISI(intersymbol-interference) gezgin radyo kanalları üzerinden yapılan yüksek hızlı veri haberleşmesinin önündeki en büyük engeldir. Bu bozucu kanal etkisini alıcı tarafta gidermek için yapılan işlem kanal denkleştirmedir(channel equalization). Kanalın gecikmeli yayılmasına bağlı olarak birden fazla simgenin aynı anda kanalda bulunmasından dolayı simgeler arası girişim olarak adlandırılan bozucu etkiler kanalda mevcuttur. Alıcıda, kanaldan alınan her bir örnekte birden fazla simge yer aldığından, vericiden hangi simgenin gönderilmiş olduğuna karar verirken hatalar meydana gelmekte ve sistem başarımı düşmektedir. Xk vericiden gönderilen simge, Vk alıcıdan örneklenen işaret hi kanal katsayıları olmak üzere alıcı girişindeki işaret formül (5.3) ve formül (5.4) de verildiği gibidir[6]. Vk=ho. xk + h1. xk-1+h2.xk-2+...+hlxk-l (5.3) L Vk=Σhi.xk-i+ηk (5.4) i=0 Kanal denkleştirme işlemi yapılırken alınan işaret kanalın tersinden tekrar geçirilir. Bu işlemi yaparken kanal hakkında bilgi sahibi olmamız gerekmektedir. Kanal hakkında bilgi sahibi olduktan sonra denkleştirme işlemi için kanal katsayılarının tersinin alınması daha kolay hale gelir. Eğer iletişim kanalı zamanla değişiyorsa uyarlanır kanal denkleştiricisi kullanmak gerekir çünkü kanal denkleştiricilerin kanalda meydana gelen değişimleri takim etmesi gerekmektedir[6]. Kanalın gecikme hattı süzgeç modeli Şekil 11 de verildiği gibi ifade edilebilir. Her bir kutucuk Ts süreli gecikmeyi göstermektedir. xk Ts x xk 1 Ts xk 2... Ts h0 h1 hl 1 ηk Şekil 11. Kanalın gecikme hattı süzgeç modeli. + Vk 17

6. SERİ PORT HABERLEŞMESİ Seri haberleşme bilgisayarlarda kullanılan ve bilgi transferi sağlayan fiziksel bir arayüzdür. Seri iletişimin en basit tanımını yapacak olursak sayısal bilgilerin 1 ve 0 ların tek bir hat üzerinden peş peşe iletilmesidir. Seri port haberleşmesinde her defasında bir bit iletilir. Günümüzde kullandığımız bilgisayarların birçoğu diğer aygıtlar ile bu arayüz üzerinden haberleşmektedir. USB üzerinden programlanan işlemciler, bilgisayara takılı olan fare, çeşitli donanımsal aygıtlar, klavyeler bu arayüz üzerinden haberleşme sağlamaktadır. Seri haberleşme günümüzde yerini daha çok USB üzerinden haberleşmeye bırakmaktadır. Seri haberleşmede datayı gönderecek bir verici ile tek bir hat üzerinden datayı bit bit alıcı tarafa göndermek mümkündür. Bu metot kullanıldığında datalar düşük hızlarda ancak uzun mesafelere gönderilebilmektedir. Seri haberleşmenin yaygın olmasının bir diğer nedenide bir bilgisayar üzerinde birden fazla seri port bulunmasındandır. Fazladan bir donanım ihtiyacı duymadan cihazınızı bilgisayara takabilir veya iki bilgisayarı birbirine bağlayabilirsiniz. Birçok mikrodenetleyicide seri port haberleşmesini kullanmakta ve UART üzerinden haberleşmektedir. Seri haberleşme yaparken beş parametre mutlaka dikkate alınmalıdır: Hız Data Bitleri Eşlik Durma Bitleri Akış Kontrolü 6.1. Seri Port Haberleşmesinde Hız Seri port haberleşmesinde portlar arasındaki haberleşmede iki seviyeli sinyalleşme kullanılır. Seri haberleşmede haberleşme hızı baud olarak ifade edilir. Asenkron haberleşmenin başlayabilmesi için kullanılan saniyedeki bit hızları 300, 1200, 2400, 9600, 19600 olabilir[7]. Seri haberleşme yapılırken veriler genellikle geçici olarak bir tampon belleğe yazılır. Bu tampon bellek sınırlı boyuta sahiptir. Verilerin bu sebeple kısa bir süre içerisinde okunması gerekir. Bu sorunu aşmak için haberleşme hızı düşürülebilir. Haberleşme hızını düşürmek amaca uygun düşmüyorsa veri okuması daha sık yapılabilir. 18

6.2. Seri Port Haberleşmesinde Data Bitleri Günümüzde seri haberleşmenin yapıldığı cihazlarda daha çok 8 data biti kullanılır. Ancak 5, 6, 7, 9 gibi alternatifleride mevcuttur. 8 data biti kullanılması herbir verinin 1 byte olduğu anlamına gelmektedir. Small Endian olarak adlandırılan tasarımda en anlamsız bit(lsb) en önce gönderilir. Big Endian ise en anlamlı bitin en önce gönderilmesi anlamına gelmektedir[7]. 6.3. Seri Port Haberleşmesinde Eşlik Eşlik biti iletilen verilerin kontrolünü yapar ve hata olup olmadığını belirler. Eşlik bitleri yaygın olarak Parity Bits olarak bilinir. Bir noktadan diğer noktaya veri iletiminde her veri karakteri ile birlikte ek olarak 1 bit gönderilir. Karşılaştırma yöntemi kullanılarak hatanın olup olmadığı anlaşılır[7]. 19

7. DENEYSEL ÇALIŞMALAR 7.1. ez430-rf2500 Kiti Programlama ez430-rf2500 kiti Texas Instrument firmasının radyo frekansında haberleşme uygulamaları geliştirmek için ürettiği bir kittir. ez430-rf2500 kiti USB üzerinden bilgisayara bağlanabilmektedir. Üzerinde kablosuz haberleşmeyi sağlayacak tranceiver modül mevcuttur. Bu tranceiver modülden iki adet kullanılmaktadır. Bu tranceiver modül CC2500 serisidir ve 2.4 GHz de haberleşme sağlamaktadır. Ayrıca üzerinde MSP430 un F serisinden MSP430F2274 mevcuttur. İşlemcinin frekans bandı ISM bandıdır. İşlemci üzerinde iki adet led bulunmaktadır ve bir tanede buton vardır.cc2500 düşük güç harcamaktadır. Kitin maliyeti Çizelge 3 de verilmektedir. Çizelge 5. Kullanacak malzemenin maliyeti Texas Instrument Kullanılacak malzeme ez430-rf2500 kitleri Fiyat:100 $ İşlemci USB üzerinden bilgisayara bağlandıktan sonra Code Composer Studio veya IAR Embedded Workbeanch üzerinden programlanabilmektedir. Tezdeki tüm uygulamalarda işlemci IAR Embedded Workbeanch ile programlanmıştır. Şekil 12 IAR Embedded Workbeanch ile programlama ekranını göstermektedir. Şekil 12. ez430-rf2500 kitini IAR Embedded Workbeanch ile programlama.

Kablosuz haberleşme uygulamasını gerşekleştirmek bir vericiye birde alıcıya ihtiyaç vardır. Aynı işlemciden iki tane kullanılnılmıştır ancak işlemciler üzerinde tranceiver modül yer aldığından bir modülü verici bir modülü alıcı olarak seçmek kolaylık sağlamaktadır. Tranciever modülü işlemciden takılıp çıkarılabilmektedir. Ana bilgisayara takılı olan yani verilerin üzerinden gönderileceği işlemci verici işlemci seçilmiştir.verici işlemci programlandıktan sonra verici kısmı çıkartılır alıcı işlemcinin verici kısmı yerine takılır. Sonra tekrar programlama işemi yapılır. Bu işlemler yapıldıktan sonra verici ve alıcı modülleri tekrar aynı yerlerine takılır. Şekil 13 ez430-rf2500 kitini, Şekil 14 kitin verici alıcı parçasını göstermektedir. Şekil 13. ez430-rf2500 kiti. Şelil 14. Verici-Alıcı modülü. Kitler kullanılarak kablosuz haberleşme yapıldığında veriler oldukça doğru gönderilmektedir. Kit programlanırken kablosuz chat programı geliştirilerek veri gönderimi sağlanmış ve hale getirilmiş ve defalarca veri program gönderilip alabilir duruma getirilmiştir. İşlemciler verileri paket paket gönderip paket paket alma sağlayabilmektedirler. Alış süresi içerisinde bir paket birkaç kez gönderilebilmektedir. Verilerin grafiksel modelleri Matlab üzerinde oluşturulup verici işlemcinin göndereceği paket içine yazılmıştır. Vericiye gönder komutu verebilmek Hyper Terminal adında bir program kullanılmıştır. Bu terminal programı açılıp enter tuşuna basıldığında veri paketi gönderilmektedir. Her entera basışta 1 paket gitmektedir. Aynı paketi defalarca karşı tarafa gönderebiliriz. Alıcı tarafta istediğimizde bu verileri yine terminal programı kullanarak görmemiz mümkündür. Ancak verilerin işlenebilmesi için matlab terminal programı gibi kullanılmış ve veriler yazılım ortamına böyle aktarılmıştır. 21

7.2. Matlab ile Sinyal Modellemeleri Matlab projete grafiksel verilerin yazılım ortamında gerçekleştirilmesi için kullanılmıştır. Matlab içinde bulundurduğu hazır fonksiyonlar sayesinde kullanımda esneklik sağlamaktadır. ECG sinyali, sinüs sinyali, kare dalga gibi grafiiksel veriler matlab ortamında oluşturulup örneklenmiştir. Bu örnek değerleri bir periyot için alınmış ve işlemcideki paket programın içine yazılmıştır. Yazılım ortamında öncelikle bir gürültülü ECG sinyali oluşturulmuştur. Yine yazılım ortamında bu ECG işareti onuncu dereceden bir alçak geçiren süzgeçten geçirilmiştir. Daha sonra örnek değerlerinin oluştuğu matrise bakılmıştır. Bir periyot için ECG işareti örnek değerleri işlemcinin göndereceği paket için kaydedilmiştir. Şekil 15 de gürültülü ECG işareti, Şekil 16 da filitreden geçirilmiş ECG işareti bulunmaktadır. 1 gürültülü ECG sinyali 0.8 0.6 0.4 0.2 0-0.2-0.4-0.6-0.8-1 Şekil 15. Gürültülü ECG sinyali. 1 Butterworth Süzgeçli ECG 0.8 0.6 0.4 0.2 0-0.2-0.4-0.6-0.8-1 0 100 200 300 400 500 600 700 800 Şekil 16. Filitrelenmiş ECG sinyali. 22

İkinci olarak yazılım ortamında bir periyotluk sinüs sinyali üretilmiştir. (1x64) lük bir matris oluşturulmuştur. Yani 64 örnek sinüs değeri vardır. Sinüs sinyali değerleri program içine matrisel olarak yazılmıştır ve çizdirilmiştir. Şekil 17 sürekli sinüs sinyalini göstermektedir. Şekil 18 ise örneklenmiş sinüsün 64 ayrık değerini göstermektedir. 200 180 160 140 120 100 80 60 0 10 20 30 40 50 60 70 Şekil 17. Sürekli sinüs sinyali 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 0 10 20 30 40 50 60 70 Şekil 18. Sürekli sinüs sinyali Matlab ortamında farklı grafiksel formlar oluşturulabilir. Sinüs tercih edilmesinin nedeni çok yaygın bir sinyal türü olmasındadır. İsteğe bağlı olarak sinüs sinyali birkaç periyot için tekrar ettirilebilir. Şekillerin örnek değerleri mümkün olduğunca az tutulmaya çalışılmıştır çünkü işlemcinin gönderebileceği paket boyutu sınırlıdır. Sınır aşılırsa gönderme işlemi gerçekleşmemektedir. 23

Deneysel uygulamalarda üçüncü olarak seçtiğimiz işaret sıfır ve birlerde oluşan bir data dizisidir. Data dizisindeki sıfır ve birlerin sırası rastlantısal olarak alınabilir. Herhangi bir anlam ifade etmemektedir. Şekil 19 data dizisini göstermektedir. 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0-0.2-0.4-0.6-0.8-1 0 50 100 150 200 250 300 350 Şekil 19. Data dizisi. 7.3. Matlab ile Seri Porttan Veri Okunması Matlabın seri porta erişme özelliği kullanılarak vericiden gönderilen işaretlerin alıcı taraftan alındıktan sonra gösterilmesini sağlamaktadır. Program yazılırken alış hızı bit sayısı ayallanmalıdır. Gönderdiğimiz işaret hızıyla matlabın verileri alış hızı aynı seçilmiştir. Farklı programlar kullanıldığı için uyum problemi aşılmaya çalışılmıştır. BaudRate, 9600, DataBits 8 seçilmiştir. Ayrıca programın içinde matlaba hangi porta erişeceğini tanıtmak gerekir. Alıcı işlemcinin hangi porta takılı olduğunu bulmak için bilgisayarda izlenecek yöntem: 1. Başlat 2. Denetim Masası 3. Aygıt Yöneticisi 4. Bağlantı noktaları 5. MSP430 Application UART(COM8) Aşamalar gerçekleştirildikten sonra işlemcinin com portu artık tanınıyor demektir. Programda uygun yere com portu numarasıyla birlikte yazılır. Şekil 20 portu bulma aşamasını göstermektedir. 24

Şekil 20. Portu bulma aşamaları. Burada matlab programı aslında bir terminal programı olarak kullanılmıştır. Ancak terminal programından farklı olarak verilerin işlenmesine bir şekilden başka bir şekle dönüştürülmesini de sağlamaktadır. Program koşturulduktan sonra matlab verileri bir süre okur vu süre içerisinde okunan verileri görmemize imkan yoktur ancak süre sonun da okunmuş verileri görebiliriz. Buda işlemimizin tam olarak real time olmasını engellemektedir. İyi durum ise bu okuma süresi içerisinde verici taraftan alıcı tarafa birkaç kez veri paketi gönderilebilmektedir. Yazılan programda üç kez aynı paket gönderilmiştir. Verilerin alınmasında yaşanılan bir diğer problem ise matlabın aldığı verileri karakter olarak tanıması ve bu karakterlere karşılık gelen sayı değerlerini atamasıydı. Bu problem alınan değerlerin önce string olarak taranması daha sonrada floating point olarak tanıtılması ile çözülmüştür. Bu sorunla karşılaşılmasındaki en önemli neden işlemci programlanırken kendi protokollerinden dolayı veri göndermesini karakter olarak yapmasından kaynaklanmaktadır. Bu sorun alıcı kısmındaki programda uyarlama yapılarak aşılmıştır. Kitlerde bu özellik denenmeden önce yine MSP430 un başka bir kitinde bu özellikler denenmeye çalışılmıştır. Öncelikle MSP430 a bir potansiyometre bağlanılmış ve matlab ile potansiyometreyi değiştirdikçe değerlerin nasıl değiştiği gözlemlenmiştir. Programlar 25

koşturulurken önce matlabda yazılan program koşturulur daha sonra işlemci için yazılan program koşturulur. İşlemci için yazdırılan programın 1 kere koşturulması yeterlidir ancak matlab ile yazılan program her pot değişikliği gösterilmek istendiğinde yeniden koşturulur. Yazılan matlab programı koşturulduktan sonra eğer potta değişiklik yapılmazsa çizimde sabit bir değer görülür. Ancak matlabın verileri alış süresi içerisinde potansiyometreyi değiştirdiğimizde bu değişimleride grafiksel olarak görebilmekteyiz. Şekil 21, Şekil 22, Şekil 23 değişik potansiyometre değerlerine göre elde edilen sonuçları göstermektedir. Şekil 21.Potansiyometre sabit. Şekil 22. Artan potansiyometre değeri. Şekil 23. Önce artan sonra azalan potansiyometre değeri. 26

7.4. Terminal Programı ile Kontrol Sağlama Terminal programı olarak Hyper Terminal seçilmiştir.bu terminal programı USB portuna erişebilmektedir. Hem veri gönderilmesinde hemde alınan verilerin görülmesine olanak sağlar. Terminal programı proje kapsamında sadece veriyi gönderecek komutun girilmesini sağlar. İşlemciler programlandıktan sonra terminal programı açılır gerekli com port ayarları ve hızı ayarlanır. Daha sonra beyaz bir ekran gelir. Ekran üzerine fağrenin sağıyla tıklanır ve imlecin ekrana gelmesi sağlanır. İmleç ekrandayken her entera basışta veriler alıcı tarafa gönderilmiş olur. Verilerin gönderilip gönderilmediğini ve alınıp alınmadığını gözlemleyebilmek için işlemciler üzerinde ledlere bakmak gerekir. Kırmızı ve yeşil ledler gönderim ve alım yaptıkları zaman yanıp sönerler. Şekil 24 terminalin nasıl ayarlandığını Şekil 25 ise ayarlandıktan sonraki ekranı göstermektedir. Şekil 24.Terminal ayar programı. Şekil 25. Terminal komut ekran. 27

8. SONUÇLAR Proje kapsamında verici taraftaki bilgisayarda modellenmiş olan ECG işareti gibi çeşitli grafiksel veriler, sinüs işareti ve kare dalga işareti gibi veriler verici olarak kullanılan mikroişlemci ile alıcı olarak kullanılan mikroişlemciye kablosuz olarak haberleşme kanalından gönderilmektedir. Alıcı tarafta alınan işaret matlab sayesinde bilgisayarın USB portuna erişilip işlenerek bilgisayar ortama aktarılır ve gönderilmiş olan sayısal veriler tekrar grafiğe dönüştürülür. Gönderme işlemi verici alıcı birbirini gördüğü sürece uzak mesafelerde başarım sağlamaktadır ancak verici alıcı arasına duvar gibi engeller girdiğinde ise yakın mesafelerde gönderme işlemi başarı sağlamaktadır. İşlemciler birbirini gördüğünde geniş bir ortamda veriler gönderilebilmektedir. Veri paketinin boyu sınırlı olduğundan ECG işareti bir periyotluk seçilmiştir ve çok sık örnek almamaya özen gösterilmiştir.kablosuz olarak iletilen bir periyotluk ECG verisi Şekil 26 gönderilen işareti göstermektedir. Alış süresi içerisinde aynı işaret birkaç kez gönderilebilmektedir. Şekil 27 ise alınan işaretin gönderilen işaret ile aynı olduğunu göstermektedir. Bu da verilerin düzgün gönderildiğinin bir kanıtıdır. 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0-0.2-0.4-0.6-0.8 0 10 20 30 40 50 60 Şekil 26. Gönderilen ECG işareti. 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0-0.2-0.4-0.6-0.8 0 10 20 30 40 50 60 Şekil 27. Alınan ECG işareti.

Aynı şekilde sinüs dalga grafiği gönderilmiş ve eksiksiz olarak alınmıştır. Yalnızca veriler yüklenirken bir süre gecikme yaşanmaktadır. Şekil 28 gönderilen sinüs işaretini Şekil 29 ise alınıp matrise atanan örneklerin tekrar sinüs işaretine dönüştürülmüş halidir. 200 180 160 140 120 100 80 60 0 10 20 30 40 50 60 70 Şekil 28. Gönderilen sinüs işareti. 200 180 160 140 120 100 80 60 0 10 20 30 40 50 60 70 Şekil 29. Alınan sinüs işareti. Bir diğer uygulama sonucu ise bir data dizisinin gönderilip alınmasıdır. Data dizisi yalnızca bir ve sıfırlardan oluştuğu için daha çok örnek değeri gönderilebilmiştir. Şekil 30 gönderilen data dizisini Şekil 31 alınıp dönüştürülen data dizisini göstermektedir. 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0-0.2-0.4-0.6-0.8-1 0 50 100 150 200 250 300 350 Şekil 30. Gönderilen data işareti 29

1 0.8 0.6 0.4 0.2 0-0.2-0.4-0.6-0.8-1 0 50 100 150 200 250 300 350 Şekil 31. Alınan data işareti. 30

9. YORUMLAR VE DEĞERLENDİRME Veriler düşük güç kullanarak yüksek frekansta verici taraftan alıcı tarafa bozulma olmadan iletilebilmiştir. Yalnızca verilerin yüklenip gösterilmesinde bir süre gecikme mevcuttur. Bu yöntem bir ortamdan başka bir otama kablosuz olarak grafiksel verilerin transferini sağladığından hastahanelerde biyomedical işaretlerin kaydedilip iletilmesini sağlayabilr. Örneğin bir hastanın tansiyon değerleri veya ECG işaretinin doğrudan kendisi iletilebilmektedir. İşlemcilerin haberleşme aşamsında ise verici alıcı birbirini gördüğü sürece uzak mesafelerde başarım sağlamaktadır ancak verici alıcı arasına duvar gibi engeller girdiğinde ise yakın mesafelerde gönderme işlemi başarı sağlamaktadır. İşlemciler birbirini gördüğünde geniş bir ortamda veriler gönderilebilmektedir. Daha da beliştirilerek veri kapasitesi arttırılabilir veya yüksek yüçlere çıkılarak işaretlerin daha uzun mesafelere gönderilmesi sağlanabilir. İşlemcilerin haberleşirken kullandığı bant düşük güçlü radyo frekanslarında kişisel uygulamalar için ayrılan bir bant olduğundan insan sağlığı üzerinde literatürde olumsuz bir etkisine rastlanmamıştır.

KAYNAKLAR [1]. J. G. Proakis and M. Salehi, Fundamentals of Communication Systems, 1nd ed.,h. Altun, E. Öztürk, Y. E. Yenice, Ed. İstanbul, Türkiye: Nobel Yayın Dağıtım, 2010. [2]. J. G. Proakis and D. G. Monolakis, Sayısal Sinyal İşleme İlkeler Agoritmalar ve Uygulamalar, 4nd ed.,dr. Ö. Salor, Prof. Dr. A. Karamancıoğlu, Doç. Dr. N. Karaboğa, Yrd. Doç. Dr. H. Altun, Yrd. Doç. Dr. R. Yıldırım, Ed. İstanbul, Türkiye: Nobel Yayın Dağıtım, 2010. [3]. ( 2001-2012 ) TechnologyUK Telecominications Principles. [Online]. Available: http://www.technologyuk.net/telecommunications/telecom_principles/noise.shtml [4]. Haberleşme Teorisi. [Online]. Available: http://akizilkaya.pamukkale.edu.tr/bölüm1_haberlesme.pdf [5]. Kablosuz LAN Teknolojileri. [Online]. Available: http://www.yasinkaplan.com/tr/docs/wlan.pdf [6]. OFDM Sistemlerde Kanal Denkleştiriciler ve Başarım Analizi. [Online]. Available: http://www.ursi.org.tr/2002-1.ulusal%20kongre/ursicd1/e06.pdf [7]. Serial Port Communication.[online]. Available: http://tr.wikipedia.org/wiki/seri_port

EKLER EK-1. ECG Sinyali Üretme %# Gürültülü ECG sinyali üretilmesi ve örneklenmesi 33 Fs=100; %Örnekleme frekansı xa = repmat(ecg(fs), 1, 8); %Hazır ECG sinyalinin yüklenmesi xa = xa + randn(1,length(xa)).*0.18; %Gürültülü ECG sinyalinin çizilmesi figure plot(xa), set(gca, 'YLim', [-1 1], 'xtick',[]) title('gürültülü ECG sinyali') %Alçakgeçiren Butterworth süzgeci fnormalize = 25 / (Fs/2); %kesim frekansının normalize edilmesi [b,a] = butter(10, fnormalize, 'low'); %10. dereceden filitre seçilmiştir y = filtfilt(b, a, xa); plot(y), set(gca, 'YLim', [-1 1]) title('butterworth Süzgeçli ECG')

EK-2. Matrisel Sinüs Sinyali >> z=[134 140 147 152 158 164 169 173 177 181 184 187 189 191 192 192 192 191 189 187 184 181 177 173 169 164 158 152 147 140 134 128 122 116 109 104 98 92 87 83 79 75 72 69 67 65 64 64 64 65 67 69 72 75 79 83 87 92 98 104 109 116 122 128] z = Columns 1 through 18 134 140 147 152 158 164 169 173 177 181 184 187 189 191 192 192 192 191 Columns 19 through 36 189 187 184 181 177 173 169 164 158 152 147 140 134 128 122 116 109 104 Columns 37 through 54 98 92 87 83 79 75 72 69 67 65 64 64 64 65 67 69 72 75 Columns 55 through 64 79 83 87 92 98 104 109 116 122 128 >> plot(z(1,1:64),'displayname','z(1,1:64)','ydatasource','z(1,1:64)');figure(gcf) >> plot(z(1,1:64),'displayname','z(1,1:64)','ydatasource','z(1,1:64)');figure(gcf) >> stem(z) >> plot(z(1,1:64),'displayname','z(1,1:64)','ydatasource','z(1,1:64)');figure(gcf) 34

EK-3. Kare Dalga Fonksiyonu f=1; c=0:.01:3; x=1*square(2*pi*f*c); %matlabin hazir kare dalga fonksiyonu kullanıldı plot(x); 35

EK-4. Seri Porta Erişme clear all; close all; s = serial('com9'); %Matlaba hangi porta erişeceğinin tanıtılması set(s,'baudrate',9600,'databits',8,'parity','none','inputbuffersize', 1024); %Hız ve bit ayarları fopen(s); s.byteorder = 'bigendian';%en anlamlı bit önce alınır data = fread(s); %alınan veriler okunur values(1,:) = data; %sütün halindeki veriler satır haline dönüştürülür. fclose(s) %sürekli okuma yapmasın diye açılan s dosyası kapanır delete(s) clear s sdata= char(data)'; display(sdata); ddata=sscanf(sdata,'%f'); %gerçek değerlerin okunması için alınan charlar floating pointe dönüştürülür ddata1=ddata(:)'; 36