Physical layer security and channel estimation in optical generalized index-modulated ofdm system
Optik genelleştirilmiş indeks modülasyonlu ofdm sistemlerinde fiziksel katman güvneliği ve kanal kestirimi
- Tez No: 716274
- Danışmanlar: PROF. DR. ERDAL PANAYIRCI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Kadir Has Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 67
Özet
Görünür ışıkla iletişim (Visible light communication, VLC), yeni nesil kablosuz iletişim sistemleri için umut verici ve tam anlamıyla keşfedilmemiş bir teknolojidir. Bu tezde, çok-girdili çok-çıktılı(multi-input multi-output, MIMO) dikgen frekans bölmeli çoğullama (orthogonal frequency division multiplexing, OFDM) tabanlı VLC sistemleri için yeni bir modülasyon yöntemi olan genelleştirilmiş LED indeks modülasyonu (Generalized LED Index Modulation, GLIM-OFDM) kullanılmıştır. GLIM-OFDM sisteminde, ilk once karmaşık zaman bölgesi OFDM sinyallerinin gerçel ve sanal bileşenleri birbirinden ayrılır, ardından ortaya çıkan iki kutuplu sinyaller, işaret bilgileri LED indekslerinde kodlanarak bir MIMO-VLC kanalı üzerinden iletilir. Karmaşık sinyallerin işaret bilgilerinin verici LED'lerin konumuna kodlanmasıyla daha yüksek spektral verimlilik ve güç verimliliği elde edilir. RF sistemlerinde olduğu gibi, VLC sistemlerinde de fiziksel katman güvenligi sistemin güvenliğinin sağlanması ve yetkisiz kullanıcılar tarafından iletilen bilgiye ulaşılmaması için dikkate alınması gereken bir konudur. Bu tezde, VLC sistemleri için PLS teknikleri incelenirken aynı zamanda, GLIM-OFDM sistemleri için yeni ve özgün bir PLS algoritması ile kanal kestirim yontemi önerilmektedir. Tahmin problemiyle baş edebilmek için Bayesian(MMSE) tahminini ele alıyoruz ve ardından gizlilik anahtarı oluşturma yöntemi ile PLS algoritmasının geliştirilmiş halini öneriyoruz. Elde ettiğimiz eğrilerden açıkça görülüyor ki, önerilen algoritma VLC sistemi için yüksek bir gizlilik oranı sağlıyor, yani meşru kullanıcı iletilen bilgiyi doğru bir şekilde alırken, kulak misa firi doğru bilgiye değil, çarpıtılmış bir bilgiye ulaşıyor. İletimin doğru bir şekilde gerçekleşmesi için kanal bilgisi önemli bir yer tutmaktadır. Bu tezde, kanal kestirim algoritmasının ortalama kare hatası(mean square error, MSE), bit hata oranı(bit error rate, BER) ve Cramer-Rao (CR) alt sınırları analitik olarak elde edilmiş ve sinyal-gürültü oranına (signal to noise ratio, SNR) göre performansları bilgisayar simülasyonları ile analiz edilmiştir. Elde edilen MSE, BER ve CR eğrilerinden, önerilen kanal tahmin algoritmasının MSE performansının çok yüksek olduğu ve kestirilen kanal bilgisi ile elde edilen sistemin BER performansının kanal mükemmel bilinirkenki BER performansına çok yakın olduğu sonucuna varılmıştır.
Özet (Çeviri)
Visible light communication (VLC) is a promising and not completely discovered technology for next-generation wireless communication systems. In this thesis, generalized LED index modulation (GLIM-OFDM), which is a new modulation method for VLC systems based on multi-input multi-output (MIMO) orthogonal frequency division multiplexing (OFDM), is used. In the GLIM-OFDM system, the real and imaginary components of the complex time-domain OFDM signals are rst separated from each other, and then the resulting bipolar signals are transmitted over a MIMO-VLC channel by encoding the signal information in light-emitting diode (LED) indices. Higher spectral eciency and power eciency are achieved by encoding the beacon information of complex signals to the position of the transmitter LEDs. As in RF systems, physical layer security (PLS) in VLC systems is an issue that must be taken into account to ensure the security of the system and prevent access to the transmitted information by unauthorized users. While examining PLS techniques for VLC systems, this thesis proposes a new and unique PLS algorithm and channel estimation method for GLIM-OFDM systems. We consider Bayesian(MMSE) estimation to handle the estimation problem, and then we propose a further enhancement of the PLS algorithm with secrecy key generation. From the curves we obtained, it is shown that the algorithm provides a high secrecy rate for the VLC system, i.e., when the legitimate user takes the transmitted information correctly, the eavesdropper cannot reach the correct information but a distorted one. Channel information also has an important place for proper transmission. In this study, the mean square error (MSE), bit error rate (BER), and Cramer-Rao (CR) sub-bound of the channel estimation algorithm were obtained analytically, and their performances according to the signal-to-noise ratio were analyzed with computer simulations. From the obtained MSE, BER, and CR curves, it is concluded that the MSE performance of the proposed channel estimation algorithm is very high and the BER performance of the system obtained with the predicted channel information is very close to the BER performance when the channel is known perfectly.
Benzer Tezler
- Next-generation MIMO systems: From index modulation to deep learning
Yeni nesil çok-girişli çok-çıkışlı sistemler: İndis modülasyonundan derin öğrenmeye
BURAK ÖZPOYRAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERTUĞRUL BAŞAR
- Physical layer security in the visible light communications systems
Görünür ışıkla haberleşme sistemlerinde fiziksel katman güvenliği
EKİN BAŞAK BEKTAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKadir Has ÜniversitesiElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERDAL PANAYIRCI
- Secure and coordinated beamforming in 5G and beyond systems using deep neural networks
5G ve ötesi sistemlerde derin sinir ağları kullanarak güvenli ve koordineli hüzmeleme
UTKU ÖZMAT
Doktora
İngilizce
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Uygulamaları Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET AKİF YAZICI
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET FATİH DEMİRKOL
- Optimal parameter encoding strategies for estimation theoretic secure communications
Kestirim kuramsal güvenli haberleşme için optimal parametre kodlama stratejileri
ÇAĞRI GÖKEN
Doktora
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SİNAN GEZİCİ
- Waveform design for 5G and beyond wireless communication networks
5G ve ötesi kablosuz haberleşme ağları için dalga formu tasarı
SALAH EDDINE ZEGRAR
Doktora
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Medipol ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği ve Siber Sistemler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ARSLAN