KD kanalında genişbant haberleşme teknikleri
Wideband communication techniques in the HF channel
- Tez No: 591913
- Danışmanlar: DOÇ. DR. CENK TOKER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 236
Özet
İyonosfer üzerinde sinyallerin uzun mesafeler katedebilmesi sayesinde, pahalı altyapılara ihtiyaç duymadan uzun mesafeler arasında iletişim yapılabilmektedir. 3-30 MHz arasında dünya üzerinde çok uzak iki nokta arasında veri iletimi yapılabilmektedir. Her ne kadar, iyonosfer kendine özgü yapısı ile, sinyallerin çok uzak noktalara iletimine izin verse de, KD kanalında iletişimin bir çok zorluğu da vardır. İlk olarak, Kısa Dalga (KD) bandı girişimin yoğun olduğu bir banttır. Amatör radyocular, askeri ve devlet kurumlarının kullandığı kanallar, KD bandında çalışan radarlar, KD bandında yayın yapan radyo istasyonları girişime sebep olan yayınlardan bazılarıdır. Bunun yanında, atmosferik gürültünün gücünün düşük frekanslarda daha yüksek olması, iyonosferin zamanla değişmesi ve buna bağlı olarak kanalın gün içinde değişmesi gibi nedenler KD bandının kullanımını zorlaştırmaktadır. Bu zorluklara rağmen iyonosferin yapısını ve hareketlerini anlamaya yönelik çalışmalar hızlanarak devam etmektedir. Toplam elektron miktarının GPS uyduları ile ölçülmesi çalışmaları, farklı koordinatlar için yapılan aradeğerleme çalışmaları ve International Reference Ionosphere (IRI) ile elektron yoğunluğu, elektron sıcaklığı vb. parametrelerin modellenmesi gibi çalışmalar, iyonosferin farklı konum ve zamanlarda nasıl davranacağını önceden kestirebilmemize imkan tanımaktadır. İyonosferin yapısı daha iyi anlaşıldıkça da, farklı konum ve zamanlardaki verici-alıcı çiftleri arasında sinyallerin izlediği yollar da ışın izleme algoritmaları ile kestirilebilmektedir. Bu çalışmada, ilk olarak KD bandında genişbant iletişim yaparken veri hızını enbüyültecek bir algoritma önermekteyiz. Önerdiğimiz algoritma, elektron yoğunluğunu modellemede ve sinyallerin iyonosferde izleyecekleri yolları hesaplamadaki bilgi ve tecrübe birikiminin üzerine inşa edilmiştir. Önerilen algoritmada, ışın izleme programlarının çıktıları kullanılarak kanal parametreleri hesaplanacak ve bu kanal parametrelerine göre kablosuz iletişim sisteminin parametreleri eniyilenecektir. Dikgen Frekans Bölmeli Çoklama (OFDM), Çok Taşıyıcılı Filtre Bankası (FBMC) ve Filtrelenmiş Çok Ton (FMT) gibi çoktaşıyıcılı kablosuz iletişim teknikleri için farklı eniyileme algoritmaları tasarlanmıştır. Algoritma sayesinde, hangi çoktaşıyıcılı sistemin kanalı daha verimli kullanacağı da belirlenebilecektir. Bunun yanında, altkanallarda kullanılacak modülasyon derinliği, verici gücü, altkanal sayısı, taşıyıcı frekansı, altkanal bantgenişliği, OFDM için çevrimsel önek sayısı, FMT için altkanallar arası boşluk değerleri, veri hızını enbüyültecek şekilde belirlenebilecektir. Ayrıca, algoritmanın önerdiği taşıyıcı frekansları VOACAP programının önerdiği frekanslar ile de kıyaslanmıştır. Parametre en iyilemesi sonucunda, her kanal için bir çok-taşıyıcılı sistem önerilememektedir. Bazı durumlarda, verilen kanal parametreleri için kısıtların sağlanması mümkün olmamaktadır. Bu durumlarda, çok-taşıyıcılı sistemin alıcısının önüne kanal kısaltıcı filtreler yerleştirilmelidir. Literatürdeki farklı kanal kısaltıcı metotlar incelenmiştir ve bu çalışmada En Büyük Kısaltıcı Sinyal Gürültü Oranı (MSSNR) metodunun karmaşıklığını azaltacak bir yöntem önerilmiştir. Önerilen yöntemin En Küçük Ortalama Karesel Hata (MMSE) metodu ile de kullanılabileceği gösterilmiştir ve literatürde önerilen MSSNR yöntemi ile kıyaslaması yapılmıştır.
Özet (Çeviri)
Because ionosphere allow for the signals to propagate through long distances, very long-distance communication is possible with relatively cheaper infrastructure. This type of communication allows is realizable between frequencies 3-30 MHz. Although ionosphere allows this very long-distance type of communication, communication in the HF band has many difficulties. First, HF bands are very busy and interference on the HF bands are intense. Amateur radio users, military and government transmission bands, HF radars and the radio stations on the HF bands are some of the interference sources. In addition to man-made interference, atmosferic noise being higher on lower frequencies, ionosphere changing with time and the HF channel changing as a result makes using the HF bands more difficult. In spite of all the harshness, research for understading the structure and movements of the ionosphere is ongoing for a long time. Measuring the total electron content with GPS satellites, using different interpolation techniques for different coordinates and modelling the electron densities and electron temperatures with International Reference Ionosphere (IRI) is some of the work which help us to estimate how the ionosphere will behave in a given coordinate and time. With all the ongoing research for understanding the ionosphere, it is now possible to estimate the propagation paths of the signals between transmitter-receiver pairs at the given coordinates and time. In this work, first we propose an algorithm which maximizes the bit rate of a given wideband communication system operating in the HF band. The proposed algorithm is built on the work given in the literature for estimating the electron densities in the ionosphere and estimating the propagation path of signals throughout the ionosphere. Algorithm uses the outputs of the ray tracing programs in order calculate the channel parameters and uses this parameters in order to optimize the parameters of the wideband communication system. Different optimization algorithms for multicarrier wireless communication systems like Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM), Filter Bank Multicarrier (FBMC) and Filtered Multitone (FMT) have been designed. With the help of the algorithm, it can be found which multicarrier system is more suited to the channel. Also, algorithm gives the best modulation index in the subchannels, transmitter power, number of subchannels, carrier frequency, subchannel bandwidth, cyclic prefix for OFDM, subchannel seperation for FMT parameters in order to maximize the bit rate. Also, the carrier frequencies produced by the algorithm are compared with the frequencies suggested by the VOACAP program. The parameter optimization algorithm can not suggest parameters for every channel. In these cases, the constraints of the multicarrier system can not be satisfied. So, for these cases, channel shortening filters or channel equalizers should be used before the multicarrier receivers. In this work, different channel shortening methods have been analyzed and proposed a new technique in order decrease the compexity of the Maximum Shortening Signal to Noise Ratio (MSSNR) method. It is shown that, the proposed technique can be used with the Minimum Mean Square Error (MMSE) method, too for some cases. Lastly, comparisons with the symmetric MSSNR method from literature are given.
Benzer Tezler
- Comparison of two different placement patterns of tetrapad armoured breakwaters
Korma tabakası iki değişik tetrapad yerleştirme metoduyla inşa edilen dalgakıranların dengelerinin karşılaştırılması
BÜLENT KARAKAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
1999
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞEN ERGİN
- A 3D experimental study on the stability coefficients for breakwaters armoured with antifer blocks under nonbreaking waves
Koruma tabakası antifer olan dalgakıranların kırılmayan dalga koşulları altında stabilite katsayılarının blunması üzerine 3 boyutlu deneysel bir çalışma
İHSAN ÇAĞLAR KAHYAOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
1998
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET CEVDET YALÇINER
- A 3D experimental study on the stability coefficients for breakwaters armoured with antifer blocks under breaking waves
Koruma tabakası antifer olan dalgakıranların kırılan dalga koşulları altında stabilite katsayılarının belirlenmesine ait 3 boyutlu deneysel bir çalışma
HAKAN YÜNCÜ
Yüksek Lisans
İngilizce
1998
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞEN ERGİN
- Düzensiz dalga etkisi altındaki kıyılarda kısmi kaplama yapısı ile kıyı çizgisinin korunması
Protection of share line in coasts under the effect of irregular names with partial covering structure
KEMAL GÜNAYDIN
- Şevli dalgakıranlarda kaplama tabakasında kullanılan antifer blokların stabilitesinin incelenmesi
Evaluation of the stability of the antifer armor inits used in the armor layer of rubble mound breakwaters
ORAL YAĞCI
