A case study on underwater communication based on 5G technology
5G teknolojisi temel alınarak tasarlanan su altı haberleşme sistemi
- Tez No: 645146
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT ÜÇÜNCÜ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Başkent Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 85
Özet
Günümüz teknolojisi çok hızlı gelişmeye başladı ve haberleşme teknolojisi bu olumlu değişime uyum sağlamaya çalışıyor. Gelişmiş bir haberleşme sistemi için geniş bantlı sistemler gereksinim haline gelmiş bulunmakta. Bu gereksinimleri karşılamak için, son kullanıcılara daha hızlı bir haberleşme deneyimi vaat eden RF 5G teknolojisi geliştirildi. Daha hızlı iletişim yalnızca daha fazla bant genişli gerektirmekle kalmaz, aynı zamanda son kullanıcılar arasında güvenilir ve sağlam bir bağlantı gerektirir. Ancak 5G'nin 1 Ghz ve üzerinde çalışmayı hedeflemesi, radyo frekansının artması nedeniyle kullanıcıya birden fazla sayıda ulaşma, yayılma ve saçılma gibi sorunları beraberinde getirdiği için eski iletişim teknikleriyle yeni RF 5G gereksinimlerini karşılamak mümkün değildir. Neyse ki 5G topluluğu, veri bağlantı katmanındaki bu çok yollu ve saçılma sorunlarını çözdü. Sualtı akustik iletişiminde ise en zorlu görevler, gelen sinyali çok yollu ve saçılma etkilerinden kurtarmaktır ve alıcı tasarımının bir durumu olmadan iletişim kurmak çok zordur. Ancak RF 5G teknolojisinin frekans artışına bağlı olarak ortaya çıkan multipath ve saçılma problemlerinin aynı zamanda Sualtı iletişim sistemlerinin temel problemleri olduğunu fark ettik. RF 5G teknolojisi, kontrol kanalının ileri hata kodlaması olarak Polar Kodlar ile birlikte 4G teknolojisinin tanıtılmasıyla kullanılmaya başlanan modülasyon şeması olarak OFDM'yi (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) kullanarak veri bağlantı katmanındaki bu sorunu çözmüştür. Bu nedenle, UWA'nın çok yollu ve saçılma problemlerinin üstesinden gelmek için RF 5G teknolojisinin veri bağlantı katmanını en iyi su altı akustik (UWA) iletişim teknikleriyle birleştiren son teknoloji bir sistem oluşturmaya karar verdik ve bu sisteme Sualtı 5G teknolojisi adını verdik. Bu tezde, gerçek zamanlı çalışan bir uçtan uca UWA sistemi oluşturmak için hem RF hem de UWA iletişiminin birçok başarılı telekomünikasyon tekniğini birleştirdik. Underwater 5G teknolojisi olarak adlandırılan bu sistem, MATLAB üzerinde System Generator blokları ile hazırlandığından Xilinx'in FPGA'ları üzerinde doğrudan uygulanabilir. Tasarımın her adımını açıkladık ve belirli modüllerin neden kullanıldığının nedenlerini açıkladık. Bu şekilde, sistem kullanıcıları parametreleri sistem performans gereksinimlerine göre ayarlayabilirler. Sualtı 5G Teknolojisi, çok gürültülü kanallarda güvenilir bir bağlantı kurabilen sağlam bir tasarıma sahiptir. Performans kriteri olarak, sistem çok düşük bit hata oranıyla 6 dB SNR'de (Sinyal Gürültü oranı) iletişim kurabilir. Bu derecelendirmeler, literatürdeki benzer çalışmalardan neredeyse yüz kat daha iyidir . Sualtı 5G teknolojisi sadece performans kriterleri açısından daha iyi değil, aynı zamanda kolay tasarım parametreleri ile daha uygulanabilir.
Özet (Çeviri)
Today's technology has begun to improve very fast and communication technology tries to adapt this positive change. Bigger bandwidths become a strong requirement for improved communication technology. In order to satisfy these requirements, RF 5G technology has been developed which promises a faster communication experience for end users. Faster communication not only requires bigger bandwidths but also requires a reliable and robust connection between end users. However, it is not possible to meet the new RF 5G requirements with old communication techniques since 5G aims to operate at 1 Ghz and above which brings problems as multipath, scattering due to the increase in radio frequency. Fortunately, 5G community has solved these multipath and scattering problems in the data link layer. In underwater acoustic communication, the most challenging tasks are to recover incoming signal from multipath and scattering effects and without a state of the receiver design, it is very hard to communicate. However, we noticed that the multipath and scattering problems of RF 5G technology which arises due to the increase in frequency are the also the basic problems of Underwater communication systems. RF 5G technology has solved this problem in the data link layer by using OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) as a modulation scheme which has started to be used with the introduction of 4G technology together with Polar Codes as forward error coding of control channel. Therefore, we decided to create a state-of-the-art system that combines data link layer of RF 5G technology with best underwater acoustic (UWA) communication techniques to overcome multipath and scattering problems of UWA and we called this system Underwater 5G technology. In this thesis, in order to construct a real time operating end to end UWA system we combined many successful telecommunication techniques of both RF and UWA communication. This system, which is called Underwater 5G technology, is prepared on MATLAB with System Generator blocks therefore it can be directly implemented on Xilinx's FPGAs. We explained every step of the design and cleared the reasons of why the specific modules are used. In this way, the users of the system can tune the parameters according to their system performance requirements. Underwater 5G Technology has a robust design that can establish a reliable connection at very noisy channels. As the performance criteria, the system can communicate at 6 dB SNR (Signal to Noise ratio) with very low bit error rate. These ratings are nearly hundred times better than similar works on the literature. Underwater 5G technology not only better in terms of performance criteria but also it is more applicable with its easy design parameters.
Benzer Tezler
- İnsansız deniz araçları (İDA) geliştirilmesinde model tabanlı sistem mühendisliği (MTSM) ile gereksinim yönetimi ve örnek olay incelemesi
Requirements management with model-based systems engineering (MBSE) in the development of unmanned surface vessels (USV) and case study
EYÜP AYDIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Denizcilikİstanbul Teknik ÜniversitesiDeniz Ulaştırma İşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. İSMAİL ÇİÇEK
- Jenerik denizaltı geometrisinin katsayı tabanlı manevrakarakteristiklerinin had ve analitik çözüm yöntemleri ile analizi
Analysis of coefficient-based maneuvering characteristics of generic submarine geometry by CFD and analytical solution method
OĞUZHAN KIRIKBAŞ
Doktora
Türkçe
2024
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞAKİR BAL
- Sayısal arazi modeli ve batimetrik verilerin kıyı bilgi sistemine entegrasyonu
Başlık çevirisi yok
CİHANGİR AYDÖNER
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiUzaktan Algılama Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DERYA MAKTAV
- İşbirlikçi robotların haptik arayüzlerle teleoperasyonu
Haptic teleoperation of cooperating robots
ÖMER FARUK ARGIN
Doktora
Türkçe
2021
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZEKİ YAĞIZ BAYRAKTAROĞLU
- İzmir kentinde rekreasyon amaçla yapılan kıyı dolgu alanlarının peyzaj planlama açısından irdelenmesi; İzmir-İnciraltı örneği
Examination of the recreational purposed coastal filled arcas in Izmir city in the vision of landscape planning: A case study of Izmir-Inciraltı
PELİN GÜVEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2000
Şehircilik ve Bölge Planlamaİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. AHMET CENGİZ YILDIZCI