Implementation of an OFDM based underwater acoustic modem
OFDM tabanlı bir sualtı akustik modeminin gerçeklenmesi
- Tez No: 286332
- Danışmanlar: PROF. DR. HAYRETTİN KÖYMEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2011
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 67
Özet
Bu tezde, çok taşıyıcı modülasyonu, dikey frekans bölmeli çoklama (OFDM) yapısında kullanan bir sualtı akustik iletişim sistemi tasarlanmış ve yapılmıştır. Gerçek zamanlı veri, video ve sonar görüntüsü göndermeye artan ilgiden dolayı, sualtı akustik iletişimi daha popüler olmuştur. Bu aktarımlar, askeri ve bilimsel uygulamalarda kullanılan sualtı sensör ağları ve insansız sualtı araçları gibi bir çok uygulamada kullanılmaktadırlar. Bu nedenle,yüksek veri aktarım hızına sahip etkin bir sualtı iletişim sistemi, bahsi geçen bu uygulamaların performanslarını önemli ölçüde geliştirebilir. Halihazırda kullanılan bir çok iletişim sisteminde, alıcların karmaşıklığından ötürü sınırlı veri aktarım hızına sahip olan tek taşıyıcılı modülasyon tekniği kullanılmaktadır. Bu karmaşıklığın sebebi, sembol aktarım hızı artıkça kanalın daha fazla frekans seçici sönümleme yapmasıdır. Bu nedenle biz veri aktarım hızını artırabilmek için, sualtı akustik iletişimde çok taşıyıcılı modülasyonu kullanmaya ve incelemeye karar verdik. Bu tezde, sıfır ile dolgulanmış (ZP)-OFDM modülasyonu incelenmiştir. ZP-OFDM'ye bağlı olarak kullanılan alıcı modeli, her OFDM bloğunda ayrı olmak üzere pilot-sembol destekli kanal kestirimi, en küçük karaler kestirimine veya eğer bulunuyorsa boş alt taşıyıcılara dayanan taşıyıcı frekans ofseti dengelemesi ve veri demodülasyonu yapmaktadır. Bu tezde, sistem gerçeklemesi için MATLAB ortamı kullanılmıştır. MATLAB kodları tarafından oluşturulan ve OFDM blokları içeren veri paketleri kullanalan veri edinme (DAQ) kartı ile bir dizüstü bilgisayardan donanıma aktarılır. Sistemin diğer ucunda ise alıcı dizüstü bilgisayar bir veri edinme kartı sayesinde veriyi alır.Verinin alınması ile beraber, MATLAB kodları ile demodülasyon işlemi gerçekleştirilir. Bu şekilde tanımlanan sistemimizin gerçek bir sualtı ortamındaki performansını görmek için Bilkent Üniversitesi Gölet Tesisinde, sualtı deneyleri gerçekleştirilmiştir. Bu testler sonucunda, dördün faz kaydırmalı modülasyonunu kullanan ve herhangibir kodlama işlemi içermeyen sistemimiz, bit hata oranı 9x10^-2 altında iken 13.92 kbps veri aktarım hızına ulaşmıştır.
Özet (Çeviri)
In this thesis we designed and implemented an underwater acoustic (UWA) communicationsystem employing multicarrier modulation in the form of orthogonal frequencydivision multiplexing (OFDM). UWA communication became more popular as there hasbeen a growing interest in transmitting real-time data, such as video and sonar images. There are many applications where these transmissions are used. These applications are underwater wireless sensor networks(UWSN) and unmanned underwater vehicles (UUVs) for military and scientifc purposes. Therefore, building an efficient UWA communication system which has a high data rate can improve these applications' performance significantly. Currently, many underwater communication systems use single carrier modulation which have limited data rate due to complexity of their receivers, as frequency selectivity of the channel increases when the symbol rate increases, so we preferred to use multicarriermodulation in UWA communication in order to increase data rate of our system. In this thesis, we considered a system that uses zero-padded (ZP) OFDM modulation. Based on ZP-OFDM, we used a receiver model that performs pilot-tone based channel estimation, carrier frequency offset compensation based on least squares (LS) fitting error or null subcarriers if they occur and data demodulation for each OFDM block individually. We used MATLAB environment for implementing our system. The MATLAB scripts generate a data burst that contains OFDM blocks, and then it is transmitted to the hardware from a laptop by using a Data Acquisition (DAQ) Card. At the other side of the system, the receiver laptop gets the data by using a DAQ Card. As the data is received, MATLAB scripts are used for demodulating it. As we built our system, we performed underwater experiments at Bilkent Lake Facility to investigate its performance in a real UWA channel. In our test, a data rate of 13.92 kbps has been achieved with quadrature phase shift keying (QPSK) modulation while the bit-error-rate (BER) was less then 9x10^-2 without using any coding.
Benzer Tezler
- Underwater acoustic modem using OFDM
OFDM kullanan su altı akustik modem
MİNE MERVE YÜKSEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. HAYRETTİN KÖYMEN
- Visible light communication techniques for future generation underwater networks
Başlık çevirisi yok
MOHAMMED ELAMASSIE
Doktora
İngilizce
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Prof. Dr. MURAT UYSAL
- Adaptive OFDM-based acoustic underwater transmission: System design and experimental verification
Adaptif OFDM tabanlı akustik su altı iletimi: Sistem tasarımı ve deneysel doğrulama
MOHAMMAD SADEGHI
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Prof. Dr. MURAT UYSAL
- Optik haberleşme sistemlerinde zeki optimizasyon teknikleri ile tepe gücü / ortalama güç oranının düşürülmesi
Peak-to-average power ratio reduction using intelligent optimization techniques in optical communication systems
MAHMOUD Y K ALHALABI
Doktora
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiErciyes ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NECMİ TAŞPINAR
- Generalized discrete fourier transform with non-linear phase :theory and design
Başlık çevirisi yok
HANDAN AGIRMAN TOSUN
Doktora
İngilizce
2010
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiThe New Jersey Institute of Technology (NJIT)DR. ALİ N. AKANSU