Advanced communication techniques for next-generation cognitive wireless networks
Gelecek-nesil bilişsel kablosuz ağlar için gelişmiş haberleşme teknikleri
- Tez No: 482327
- Danışmanlar: PROF. DR. ÖZGÜR BARIŞ AKAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 294
Özet
Kablosuz araçlar yaygınlaştıkça elektromanyetik tayfa olan talep kablosuz haberleşmede iki soruna yol açacak şekilde artmıştır. Bunlardan ilki tayf kıtlığı sorunudur. Tayfın büyük bölümü lisanslı kullanıcılara ayrıldığı için, lisansı bulunmayan kullanıcılar yetersiz tayf bandı problemi ile karşı karşıya kalmaktadır. Elektromanyetik tayf yetersiz olduğundan etkili kullanılmalıdır. Lisanslı olmayan tayf bantlarının kullanımı çok yoğunken, lisanslı olanlar yeterince kullanılmamaktadır. İkinci sorun verimsiz tayf kullanımı sorunudur. Bilişsel radyo bu sorunları aşmak ve tayf-bilinçli gelecek nesil kablosuz ağları gerçekleştirmek için gelecek vaadeden bir teknolojidir. Bu teknoloji lisansı olmayan kullanıcıların lisanslı tayfa fırsatçı bir şekilde erşebilmelerine sınırlı olarak lisanslı kullanıcılara girişim koşuluyla olanak sağlar. Bu tezde gelecek nesil bilişsel kablosuz ağları gerçekleştirebilmek için bilişsel radyo benimsenmiştir. Gelecek nesil bilişsel kablosuz ağların alanı çok büyük olduğundan, bu tez bu ağların alt kümesine odaklanmaktadır. Bu yüzden, bu tez gelecek nesil bilişsel kablosuz ağlar için bilişsel radyo özelliğine sahip olan dört farklı kablosuz ağı incelemektedir. Bu dört önemli ağda gelişmiş haberleşme teknikleri önerilmiş ve analiz edilmiştir. İlk olarak bilişsel radyo tasarsız ve alğılayıcı ağlar çalışılmıştır. Bu ağlarda, tayf fırsatı karakterizasyonu sağlanmış, hareket-bilinçli kümeleme protokolü önerilmiş, çok kanallı tayf bilinçli ortamlarda kümeleme incelenmiş, enerji eniyileyerek haberleşme uzaklığı bulunmuş ve ağ kodlaması çoklu iletişimde kullanılarak incelenmiştir. İkinci olarak bilişsel radyo özellikli kablosuz ağlı kontrol sistemleri incelenmiştir. Azami kapsama alanı ve azami enerji verimliliği Kalman süzgeci yakınsaması ve azami masraf verimliliği ile birlikte incelenmiştir. Üçüncü olarak bilişsel kablosuz çoklu ortam ağları çalışılmıştır. Zorluklar ve gereklilikler bu tarz ağlarda tayf-bilinçli haberleşmeyi gerçekleştirebilmek için analiz edilmiştir. Varolan çözümler incelenmiş, ve açık araştırma konuları belirlenmiştir. Dördüncü olarak nesnelerin interneti incelenmiştir. Bu paradigma tayf kıtlığı sorununun çözümünü daha zor hale getirmiştir. Ayrıca nesnelerin internetinde bulunan düğümlerin kaynakları kısıtlıdır. Bu nedenle bilişsel radyo kullanılarak bu sorunların üstesinden gelinebilir. Ağ kodlaması kullanılarak haberleşme teşebbüslerini en aza indirmek için kullanılmış, enerji toplama işlemi akıllı şebeke ve akıllı şehir uygulamalarında kullanılarak kısıtlı enerji problemi giderilmiştir. Bu tezdeki analizler ve çalışmalar gelecdek nesil bilişsel kablosuz ağların gerçeklenebilmesine yardımcı olmuştur. Ayrıca bu tez açık araştırma problemlerini ortaya çıkarmış ve bilşsel radyonun gelecek nesil haberleşme sistemlerinde nasıl uygulanabileceği ortaya konulmuştur.
Özet (Çeviri)
As wireless devices become ubiquitous, demand for the electromagnetic spectrum has increased to a level that leads to two problems in wireless communications. First problem is spectrum scarcity problem. Since most of the spectrum is allocated to licensed users, unlicensed users are facing with the problem of insufficient spectrum bands. Electromagnetic spectrum band is scarce, hence, it must be utilized efficiently. Although unlicensed spectrum bands are overcrowded, licensed ones are underutilized. Second problem is inefficient spectrum utilization. Cognitive radio technology stands as a promising approach to overcome these problems and to enable next-generation cognitive wireless networks, which are the wireless networks with spectrum-awareness. This technology enables using the licensed spectrum bands in an opportunistic manner with limited interference to the licensed users. In this thesis, cognitive radio is adopted in different types of wireless networks to realize next-generation cognitive wireless networks. Due to greatness of the domain of next-generation cognitive wireless networks, this thesis focuses on a subset of these networks. Hence, this thesis investigates four different wireless networks with cognitive radio capability for next-generation cognitive wireless networks. Advanced communication techniques are proposed and analyzed in these four main pillars of wireless networks. First pillar of next-generation cognitive wireless networks is cognitive radio ad hoc and sensor networks. Spectrum opportunity characterization is performed, mobility-aware clustering protocol is proposed, clustering in multi-channel spectrum-aware environment is investigated, energy optimal transmission range is found, network coding is studied for multicast communication in this type of networks. Second pillar of them is wireless networked control systems with cognitive radio capability. Maximum coverage area and maximum energy-efficiency under Kalman filter convergence with maximum cost-efficiency are studied. Third pillar is cognitive wireless multimedia networks. Challenges and requirements are analyzed to enable spectrum-aware communications in cognitive wireless multimedia networks. Existing solutions are investigated and open research issues are determined. Last pillar is Internet of Things. Spectrum scarcity problem is worsened by this paradigm, and nodes within Internet of Things are resource-constrianed. Hence, it benefits from cognitive radio technology to overcome these challenges. Hence, network coding application is utilized to decrease transmission efforts, and energy harvesting in the domain of smart grid and smart cities is investigated to overcome limited energy supply challenge. The analysis and studies in this thesis help realization of next-generation cognitive wireless networks. The thesis also points out open research issues and how cognitive radio can be applied in next-generation wireless networks.
Benzer Tezler
- Energy and spectrum-efficient communication techniques for next-generation internet of things
Gelecek-nesil nesnelerin interneti için enerji ve tayf-verimli haberleşme teknikleri
ECEHAN BERK PEHLİVANOĞLU
Doktora
İngilizce
2018
İletişim BilimleriKoç ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜR BARIŞ AKAN
- Novel interference and spectrum aware routing techniques for cognitive radio ad hoc networks
Tasarsız bilişsel radyo ağları için girişim ve spektruma dayalı özgün yönlendirme teknikleri
AHMET ÇAĞATAY TALAY
Doktora
İngilizce
2011
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. DENİZ TURGAY ALTILAR
- Cognition-enabling techniques for next-generation radar and electronic warfare systems
Gelecek nesil radar ve elektronik harp sistemleri için bilişsellik-etkinleştirme teknikleri
MUHARREM ARIK
Doktora
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜR BARIŞ AKAN
- Gelecek nesil haberleşme sistemlerinde yapay zeka tabanlı modülasyon tanımlama yöntemi geliştirilmesi
Development of artificial intelligence based modulation recognition method in next generation communication systems
MEHMET MERİH LEBLEBİCİ
Doktora
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiDüzce ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ ÇALHAN
- Yapay Zeka'nın robot görmesi üzerine uygulanması
An Application of robot vision in artificial intelligence
FUNDA PEHLİVAN