Modeling and characterization of a propagation channel for terahertz wireless communications
Terahertz kablosuz haberleşme için yayılım kanalının modellenmesi ve karakterizasyonu
- Tez No: 553961
- Danışmanlar: PROF. DR. GÜNEŞ ZEYNEP KARABULUT KURT
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Telekomünikasyon Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 108
Özet
Kablosuz veri hızlarının önümüzdeki on yıl içinde yakla ̧sık 10Gbps veya daha fazla olması beklenmektedir. Bu gibi yüksek veri hızlarının gerçekleştirilmesinin, halihazırda spektrumdaki lisanslı bantlarla gerçekleştirilmesi muhtemel değildir. Bu nedenle, bu yüksek oranların ancak en son teknolojiyle daha fazla bant genişliği kullanılarak elde edilebileceği açıktır. Terahertz (THz) bantları olarak bilinen275GHz–3000GHz aralığındaki bantların dünyadaki belirli aktif hizmetler için henüz tahsis edilmediği göz önüne alındığında, istenen veri oranlarını elde etmek için muazzam bir potansiyel bulunmaktadır. Her ne kadar THz bantları birkaç on Gbps'lik veri oranlarına ulaşma konusunda umut verici görünse de, THz radyo ileti ̧sim sistemi tasarımı için çözüme kavuşturulmayı bekleyen birçok açık konu bulunmaktadır. Bu tezde, açık problemler ve THz ileti ̧sim sistemi tasarımında bazı açık problemlerin çözüm üne yönelik son teknoloji yaklaşımlar verilmektedir. Ayrıca, bu tezde bugüne kadar yapılan standardizasyon çalışmaları özetlenmektedir. Çalışma, tam olarak çalışan THz ileti ̧sim sistemlerinin fiili olarak uygulanmasının, istatistiksel yayılma ve kanal karakterizasyonları, uyarlanabilir alıcı–verici tasarımları (hem temel bant hem de RF ön uç kısımları dahil), yeniden yapılandırılabilir platformlar, gelişmiş sinyal işleme dahil olmak üzere çok disiplinli bir çaba göstermeye mecbur olduğunu ortaya koymaktadır. Bu tezin üçüncü bölümünde THz–altı kanalları için ölçüm çalışması yapılmaktadır. Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Ara ̧stırma Kurumu (TÜB ̇ITAK) bünyesinde Gebze, Kocaeli'de bulunan Milimetre Dalga ve Terahertz Teknolojileri Araştırma Laboratuvarı'nda (MİLTAL) ölçüm düzeneği kurulumu yapılmıştır. Ölçüm sonuçları elde edilmiş ve kanal parametreleri bu ölçüm verileri kullanılarak incelenmiştir. Ölçüm sonuçları, THz telsiz iletişimde antenler arasındaki hizalamanın çok önemli olduğunu göstermektedir. Bölüm 4'te beklenti–enbüyütme (EM) algoritmasını kullanarak THz bant kanalını modellemek için Gama karışımları incelendi. Hata ölçümleri ve Kolmogorov–Smirnov (KS) testi, karışım modellerinin en büyük olabilirlikli kestirici (MLE) tarafından tahmin edilen tekli modele kıyasla gerçek histograma çok iyi uyduklarını göstermektedir. Son olarak, bir başka ölçüm düzeneği verileri zaman bölgesinde elde etmek için kurulmuştur. Bu ölçüm düzeneği kullanılarak, kısa menzilli ([3cm, 20cm] ve[275GHz, 325GHz] aralıklarında) THz iletişim kanalı analiz edilmektedir. Ölçüm sonuçları, alınan gücün yalnızca verici ve alıcı arasındaki mesafeye değil, frekansa da bağlı olduğunu göstermektedir. Ayrıca, kısa mesafeli THz bantlarının, serbest alan yayılımı için iki eğimli yol kaybıyla daha iyi modellenebileceği bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
Wireless data rates are expected to be around 10Gbps or even more within the upcoming decade. The realization of such high data rates is unlikely to be implemented with the currently licensed bands in the spectrum. Therefore, it is clear that such high rates could only be achieved by employing more bandwidth with the state–of–the–art technology. Considering the fact that bands in the range of 275GHz–3000GHz, which are known as Terahertz (THz) bands, are not yet allocated for specific active services around the globe, there is an enormous potential to achieve the desired data rates. Although THz bands look promising to achieve data rates on the order of several tens of Gbps, there are many open issues for THz radio communication system design. In the first part of thesis, open issues and the state–of–the–art solutions to the open issues in THz communication system design are given. Moreover, standardization efforts up to date are provided in Chapter 2.The thesis states that actual implementation of the fully operational THz communication systems obliges to carry out a multi–disciplinary effort including statistical propagation and channel characterizations, adaptive transceiver designs (including both baseband and Radio Frequency (RF) front–end portions), reconfigurable platforms, advanced signal processing algorithms and techniques along with upper layer protocols equipped with various security and privacy levels. In Chapter 3, a measurement campaign for sub–THz band is studied. The measurement setup was constructed in the MİLTAL at the Scientific and Technological Research Council of Turkey (TÜBİTAK) in Gebze, Turkey in order to model THz channels in the region between 240GHz and 300GHz. The measurement results are obtained and the channel parameters are investigated by utilizing them. The measurement results show that the alignment between antennas in THz wireless communication is crucial. In Chapter 4, we investigate Gamma mixtures to model the THz band channel by utilizing Expectation–maximization (EM) algorithm. The error metrics and Kolmogorov–Smirnov (KS) test demonstrate that the mixture models very well fit the actual histograms compared to the single model estimated by Maximum Likelihood Estimation (MLE).Finally, the measurement setup is constructed to obtain data in the time domain. By utilizing it, short–range THz communication channel (for the distance and frequency between [3cm, 20cm] and [275GHz, 325GHz], respectively) is analyzed. The measurement results show that the received power depends not only on distance between transmitter and receiver but also on frequency. Furthermore, it is found that short–range THz bands can be better modelled with two–slope path loss for free–space propagation.
Benzer Tezler
- 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
- Measurement based air to air and air to ground drone communication channel modeling
Ölçüm tabanlı havadan havaya ve havadan yere drone iletişim kanalı modelleme
BURAK EDE
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN ALİ ÇIRPAN
- Channel modelling and characterization for VLC-based medical body sensor networks
Görünür ışık iletişimi tabanlı medikal vucut sensör ağları için kanal modellenmesi ve karakterizasyonu
BARIŞ DÖNMEZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiIşık ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ FARSHAD MIRAMIRKHANI
- İç mekan ve araç milimetre dalgası (MMW) iletişimi için kanal modelleme ve karakterizasyonu
Channel modeling and characterization for indoor and vehicular millimeter wave (MMW) communications
FAHIMEH AGHAEI
Doktora
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT UYSAL
- Large scale wireless propagation channel characterization of air-to-air and air-to-ground drone communications
Hava-hava ve hava-yer drone haberleşmesi için büyük ölçekli kablosuz yayılım kanalı karakterizasyonu
UBEYDULLAH ERDEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN ALİ ÇIRPAN