Underwater acoustic modem using OFDM
OFDM kullanan su altı akustik modem
- Tez No: 297751
- Danışmanlar: PROF. DR. HAYRETTİN KÖYMEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2012
- 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 dikey frekans bölmeli çoklama (OFDM) kullanan bir sualtı akustik modemin tasarımı, simülasyonu ve testi anlatılmıştır.Tez, hedeflenen kanalın özelliklerine uygun teknikleri anlatan teorik kısmı, simülasyonları ve sistem kurulumu ve testlerianlatan pratik kısmı birleştirir. Gerçek zamanlı veri ve video göndermeye ilgi artmıştır. Askeri ve bilimsel uygulamalar içininsansız sualtı araçlar(UUVs) önemli hale gelmiştir. Sualtı uygulamalarına önemli faydalar getirecek bilimsel keşifler içinokyanus gözlemi, ticari araştırmalar, kıyı şeridi koruma ve hedef tespiti kapsamında dağıtık ve ölçeklenebilir kablosuzsualtı sensör ağları (UWSN) geliştirmek araştırmacıların hedefindedir. Buna dayanarak, yüksek veri hızı olan somut birsistem tasarımından birçok sualtı akustik uygulamasında yararlanılacaktır. Literatürde mevcut sistemler , tek taşıyıcılı iletişimve semboller arası girişimi(ISI) bastırmak amacıyla doğrusal veya doğrusal olmayan denkleştirme teknikleri kullanmaktadır.Bu karmaşık denkleştiriciler gerektirir ve düşük veri aktarım hızına neden olur. Bu nedenle, çok taşıyıcılı modülasyon kullandık.Bu tezde, Sıfır ile Dolgulanmış-OFDM alıcısı geliştirilmiş ve taşıyıcı frekans ofseti, pilot-sembol destekli kanal kestirimi, ve veridemodülasyonu her OFDM blok bazında yapılmıştır. OFDM sistemi MATLAB ortamında geliştirilmiştir. MATLAB kodları tarafındanoluşturulan ve OFDM bloklarıiçeren veri paketleri kullanılan veri edinme (DAQ) kartı ile bir dizüstü bilgisayardan donanıma aktarılır. Sistemin diğerucunda ise alıcı dizüstü bilgisayar bir veri edinme kartı sayesinde veriyi alır. Verinin alınması ile beraber, MATLAB kodları iledemodülasyon işlemi gerçekleştirilir. Simülasyonlar, algoritmaların doğru uygulandığını görmek amacıyla, yaratılan OFDM sinyaliniBellhop sualtı kanal modeli ve gürültü kaynağındadan geçirerekyapılmıştır. Sistem, Bilkent Üniversitesi Gölet Tesisinde, sığ suda test edilmiştir. 12 kHz bant genişliği içinde, alttaşıyıcı sayısı1024 iken dördün faz kaydırmalı modülasyonu(QPSK) ile veri aktarım hızı 13.92 kb/s olmuştur. Bit hata oranı (BER), herhangibir kodlama olmadan 9x10^-2'den daha azdır.
Özet (Çeviri)
This thesis is about design, simulation and testing of an underwater acoustic modemusing OFDM. The thesis work combines a theoretical part, whose objective is to understandthe appropriate techniques to deal with the characteristics of the targeted channel, simulationsand a practical part regarding the system deployment and experimental tests. Therehas been a great growing interest in transmitting real-time data and video. Unmanned underwatervehicles (UUVs) for military and scientific applications have become important.Building distributed and scalable underwater wireless sensor networks (UWSN) that willbring significant advantages and benefits to underwater applications, such as ocean observationfor scientific exploration, commercial exploitation, coastline protection and targetdetection in military events has been in the scope of researchers. Based on these, designinga concrete system with high data rate will benefit many underwater acoustic (UWA) applications.The existing systems in literature use single carrier transmission and rely on linearor non-linear equalization techniques to suppress inter-symbol interference (ISI), howeverthis requires complex equalizers and results in low data rates. Therefore we concentrate onmulticarrier modulation. In this thesis ZP-OFDM (Zero Padded-Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing) receiver is built, where CFO (Carrier Frequency Offset) compensation,pilot-tone based channel estimation, and data demodulation are carried out on the basisof each OFDM block. The implemented OFDM system has been developed in MATLAB.MATLAB scripts generate a data burst that contained OFDM blocks, and then they aretransmitted to the hardware from a laptop by using a Data Acquisition (DAQ) Card. Atthe other side of the system, the receiver laptop gets the data by using a DAQ Card. As thedata is received, MATLAB scripts are demodulated and data is detected. Simulations aimto provide correct implementation of all the algorithms by coupling the generated OFDMsignal to a channel using Bellhop underwater channel model and noise addition algorithm,that artificially introduces some of the real channel effects into the signal. The method istested in a shallow-water experiment at Bilkent Lake. Over a bandwidth of 12 kHz, thedata rate is 13.92 kb/s with QPSK modulation, when the number of subcarriers was 1024.Bit-error-rate (BER) is less than 9x10^-2 without any coding.
Benzer Tezler
- Implementation of an OFDM based underwater acoustic modem
OFDM tabanlı bir sualtı akustik modeminin gerçeklenmesi
EMRECAN DEMİRÖRS
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. HAYRETTİN KÖYMEN
- Sparse channel estimation and data detection algorithms for OFDM-based underwater acoustic communication systems
DFBÇ tabanlı su altı akustik haberleşme sistemleri için seyrek kanal kestirimi ve veri tespit algoritmaları
MHD TAHSSIN ALTABBAA
Doktora
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKadir Has ÜniversitesiElektronik Mühendisliği Bilim Dalı
PROF. DR. ERDAL PANAYIRCI
- 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
- Full duplex hybrid acoustic/RF communication for underwater networked control systems
Su altı ağ bağlantılı kontrol sistemleri için tam çift yönlü hibrit akustik/RF haberleşme
SAEED NOURIZADEH AZAR
Doktora
İngilizce
2022
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolSabancı ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜR GÜRBÜZ ÜNLÜYURT
DOÇ. DR. AHMET ONAT
- Akdeniz-Karadeniz su altı akustik yayılım model uygulamaları
Acoustic propagation model applications in the Mediterranean and Black Sea regions
KEREM KÖPRÜLÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
Deniz Bilimleriİstanbul ÜniversitesiDeniz Jeolojisi ve Jeofiziği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BEDRİ ALPAR