Terahertz Bandı Araç Haberleşmesi
Vehicular Communication in Terahertz Band
- Tez No: 1003031
- Danışmanlar: DOÇ. DR. YAVUZ ÖZTÜRK, PROF. DR. MUSTAFA ALPER AKKAŞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Terahertz dalgaları, İnsan-yapay zeka etkileşimi, Terahertz waves, Human-artificial intelligence interaction
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ege Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektronik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Son yıllarda, Terahertz (THz) haberleşme, yüksek hızlı kablosuz ağlar için önemli ölçüde ilgi görmüş ve artan veri iletim taleplerini karşılamada geleneksel frekans bantlarının yetersizliklerini aşmayı hedeflemiştir. THz haberleşme özellikle, ultra düşük gecikme süresi, yüksek bant genişliği ve güvenilir bağlantı gereksinimlerinin kritik olduğu araç haberleşmesi için büyük önem taşımaktadır. 0,1 ile 10 THz frekans bandında yer alan THz haberleşme, yeni nesil akıllı ulaşım sistemleri, otonom araçlar ve İnsansız Hava Aracı (İHA) destekli uygulamalar için umut verici bir teknoloji olarak öne çıkmaktadır. Tez çalışmasında, öncelikle tek şeritli ve çok şeritli araç iletişim senaryoları için THz kanal modelleri incelenmiştir. Bu incelemeler yapılırken yansımalar, saçılım ve THz dalgalarının emilimi de göz önünde bulundurulmuştur. Oluşturulan sistemin başarısı; toplam yol kaybı, sinyal gürültü oranı (SGO), kapasite ve bit hata oranı (BHO) açısından incelenmiştir. Daha sonra, THz bandında çalışan İHA destekli bir araç ağında, sürü zekâsı tabanlı bir yapay zekâ yaklaşımı sunulmaktadır. Önerilen yöntemde, gecikme ve iletim gücü arasında bir denge kurularak, tanımlı bir haberleşme süresi içerisinde çift hedefli bir optimizasyon çerçevesi kullanılmaktadır. Önerilen yöntemin performansı enerji verimliliği, gecikme, SGO ve BHO açısından rastgele topolojiyle karşılaştırılmıştır. Benzetim sonuçları önerilen yöntemin başarısını ortaya koymaktadır. En son olarak, araç haberleşmesine yönelik hibrit THz–optik haberleşme sisteminin kapasite performansı analiz edilmiştir. Kanal modeli kapsamında, THz haberleşmesi için atmosferik emilim ve serbest uzay yol kaybı, optik haberleşme için ise serbest uzay yol kaybının yanı sıra sis kaynaklı zayıflama etkileri dikkate alınmıştır. THz ve optik bağlantılar arasındaki en uygun geçiş mesafesinin belirlenebilmesi amacıyla, sürü zekâsı tabanlı bir yapay zekâ algoritması olan Parçacık Sürü Optimizasyonu (PSO) kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlar, farklı görüş ve iletim mesafeleri altında hangi haberleşme teknolojisinin daha avantajlı olduğunu ortaya koymaktadır. Ayrıca, PSO algoritmasının başarımı; yakınsama davranışı ve toplam çalışma süresi bakımından diğer yapay zekâ algoritmaları olan Ateş Böceği Algoritması (AA) ve Yapay Arı Kolonisi (YAK) ile karşılaştırılmıştır. Bu çalışma, gerçek zamanlı atmosferik koşullara bağlı olarak THz ve optik teknolojiler arasında dinamik geçiş yapabilen, yüksek kapasiteli ve kesintisiz haberleşme sistemlerinin tasarımına yönelik önemli katkılar sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
In recent years, Terahertz (THz) communication has attracted significant attention for high-speed wireless networks, aiming to overcome the limitations of conventional frequency bands in meeting increasing data transmission demands. THz communication is particularly critical for vehicular communication, where ultra-low latency, high bandwidth, and reliable connectivity are essential. Operating in the 0.1 to 10 THz frequency band, THz communication emerges as a promising technology for next-generation intelligent transportation systems, autonomous vehicles, and Unmanned Aerial Vehicle (UAV)-assisted applications. In this thesis, THz channel models for single-lane and multi-lane vehicular communication scenarios were primarily investigated. These investigations also took into account reflections, scattering, and the absorption of THz waves. The performance of the proposed system is analyzed in terms of total path loss, signal-to-noise ratio (SNR), capacity, and bit error rate (BER). Subsequently, a swarm intelligence-based artificial intelligence (AI) approach is proposed for a UAV-assisted vehicular network operating in the THz band. In the proposed method, a trade-off between latency and transmission power is established through a dual-objective optimization framework within a defined communication duration. The performance of the proposed approach is evaluated in terms of energy efficiency, latency, signal-to-noise ratio (SNR), and bit error rate (BER), and is compared against randomly generated topologies. Simulation results demonstrate the effectiveness of the proposed method. Finally, the capacity performance of a hybrid THz–optical communication system for vehicular networks is analyzed. Within the developed channel model, atmospheric absorption and free-space path loss are considered for THz communication, while free-space path loss and fog-induced attenuation are taken into account for optical communication. To determine the optimal switching distance between THz and optical links, a swarm intelligence-based AI algorithm, namely Particle Swarm Optimization (PSO), is employed. The results reveal which communication technology is more advantageous under varying visibility and transmission distance conditions. Furthermore, the performance of the PSO algorithm is compared to other AI algorithms, namely the Firefly Algorithm (FA) and Artificial Bee Colony (ABC), in terms of convergence behavior and total runtime. This study provides significant insights for the design of high-capacity and seamless communication systems capable of dynamically switching between THz and optical technologies based on real-time atmospheric conditions.
Benzer Tezler
- Altın nanoparçacık temelli terahertz (THz) metamalzemeler
Gold nanoparticle based terahertz (THz) metamaterials
KADİR TUĞRUL BOZKURT
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiErciyes ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CELAL YILDIZ
- Millimeter wave/terahertz detection of target signatures with low infrared visibility
Kızılötesinde düşük görünürlüğe sahip hedef izlerinin milimetre dalga/terahertz tespiti
BERAT AYTAÇ
Doktora
İngilizce
2024
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN ALTAN
- Frequency selective surfaces for terahertz applications
Terahertz uygulamaları için frekans seçici yüzeyler
MEHRAB RAMZAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Assist. Prof. Dr. ALİ KEMAL OKYAY
Dr. KAĞAN TOPALLI
- Hierarchical dirichlet process based gamma mixture modelling for terahertz band wireless communication channels and statistical modelling of 240 GHz - 300 GHz band
Terahertz bandı kablosuz haberleşme kanalları için hiyerarşik dirichlet sürecine dayalı gamma karışım modeli ve 240 GHz-300 GHz bandının istatistiksel modellenmesi
ERHAN KARAKOCA
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜNEŞ ZEYNEP KARABULUT KURT
- Yeniden yapılandırılabilir terahertz antenler
Reconfigurable terahertz antennas
HURREM ÖZPINAR
Doktora
Türkçe
2025
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURHAN TÜRKER TOKAN
DR. HÜSEYİN SİNAN AKŞİMŞEK