Terahertz communications for next generation wireless communication systems
Yeni nesil kablosuz iletişim sistemleri için terahertz haberleşmesi
- Tez No: 887359
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET SERDAR UFUK TÜRELİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Haberleşme Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 72
Özet
Günümüzün hızla gelişen teknolojik dünyasında kablosuz iletişim teknolojileri giderek önem kazanmaktadır. İnternetin yaygın kullanımı, akıllı telefonların ve diğer mobil cihazların popülaritesi ve endüstriyel uygulamalardaki artış, yeni bir kablosuz iletişim teknolojisi devriminin başlamasına katkıda bulunmuştur. Sonuç olarak, 6. Nesil (6G) kablosuz iletişim teknolojisinin, daha yüksek hızlar, daha büyük bant genişlikleri, daha düşük gecikme süresi, daha yüksek bağlantı yoğunluğu ve gelişmiş güvenilirlik gibi gelişmiş performans özellikleri sağlaması amaçlanmaktadır. mmWave bantlı iletişimler halihazırda 5G üzerinde hayati bir etkiye sahiptir. Benzer şekilde TeraHertz (THz) bandındaki iletişimler de gelecek 6G ve sonrası için hayati önem taşıyacaktır. THz, mmWave ve RF iletişim teknolojileri 6G'nin önemli bileşenleridir ve bu teknolojiler arasındaki karşılaştırmalar 6G ağının tasarımı ve geliştirilmesinde büyük önem taşımaktadır. Bu tezde THz, mmWave ve RF iletişim teknolojilerinin 6G ağının geliştirilmesindeki rolleri ile ilgili bir çalışma sunulmaktadır. Simülasyon sonuçları sunulmakta ve performans karşılaştırmaları incelenmektedir. Ayrıca zorluklar ve gelecekteki araştırma yönleri tartışılmaktadır. İnsansız hava araçları (İHA'lar), otonom operasyonları, mobiliteleri ve iletişim/işleme yetenekleri nedeniyle birçok akıllı ulaşım sistemi (ITS) uygulama alanında öngörülmektedir. Performansı, güvenilirliği ve müşteri memnuniyetini artırmak amacıyla, çeşitli ulaşım sistemlerinde temel ve kritik olmayan hizmetler için kablosuz iletişim kullanılmaktadır. TeraHertz (THz) iletişimi, kablosuz iletişim frekans bandını TeraHertz seviyesine yükseltmeyi amaçlayan, cihaz sayısının katlanarak artması, daha yüksek veri hızlarına duyulan ihtiyaç ve veri iletişiminin artması gibi ihtiyaçların karşılanmasında en fazla umut vaat eden teknolojilerden biridir. Daha büyük kanal kapasitesine ihtiyaç vardır. 5G ve 6G kullanıcılarının taleplerini karşılamak için, çoklu giriş çoklu çıkış (MIMO) ve ortogonal frekans bölmeli çoğullamanın (OFDM) hibrit kombinasyonu mükemmel bir teknoloji gibi görünüyor. Bu nedenle, 6G için uçan özel ağlarda (FANET'ler) MIMO-OFDM ile THz iletişiminin performansının araştırılması önemlidir. FANET'ler, özel olarak düzenlenmiş çoklu İHA sistemleridir. Bu tezde, 6G için FANET'lerde MIMO-OFDM ile THz iletişiminin performansı değerlendirilmektedir. Markov zinciri modeline dayalı analitik çalışma, parametrelerin ve performans ölçümlerinin birbirleriyle nasıl ilişkili olduğunu ortaya çıkarmak için kullanılır. Yol kaybı, kesinti olasılığı, bit hata oranı ve verim için denklemler elde edilir. Ayrıca sayısal sonuçların analitik çalışmaların sonuçlarını doğruladığı gösterilmiştir. Herhangi bir akıllı şehrin temel bileşenlerinden birinin ITS olduğu düşünülmektedir. İHA'lar, otonom operasyonları, mobiliteleri, iletişim/işleme yetenekleri ve diğer faktörler nedeniyle çeşitli ITS uygulama alanlarında öngörülmektedir. Bu makalede, geçici olarak bağlanan ve yüksek seviyeli hedefler gerçekleştirmek için birlikte çalışan küçük İHA'ların bir araya gelmesinden oluşan özel bir ağ türü olan uçan geçici ağlar (FANET'ler) için işbirlikli terahertz (THz) iletişimi önerilmektedir. Kablosuz iletişimin frekans spektrumu, bant genişliği talebini karşılamak amacıyla sürekli olarak genişlemektedir. Gelecek 6G ve ötesi için, mmWave bant iletişimlerinin şu anda 5G kablosuz mobil iletişimi nasıl etkilediğine benzer şekilde, THz aralığındaki iletişimler hayati önem taşıyacaktır. THz bandı için önerilen işbirlikli iletişim sisteminin sonlu durum makinesi (FSM) sunulmuştur. Parametreler arasındaki ilişkileri türeten Markov zinciri modeline dayalı analitik bir çalışma gerçekleştirilir. Ayrıca analitik çalışmayı desteklemek amacıyla sayısal sonuçlara da yer verilmiştir.
Özet (Çeviri)
Wireless communication technologies are becoming increasingly important in today's rapidly developing technological world. The widespread use of the Internet, the popularity of smartphones and other mobile devices, and the rise in industrial applications have all contributed to the start of a new wireless communication technology revolution. As a result, 6th generation wireless communication technology (6G) is intended to provide enhanced performance features such as faster speeds, larger bandwidths, lower latency, higher connection density, and improved reliability. mmWave-band communications are already having a vital impact on 5G. Similarly, communications in the TeraHertz (THz)-band will be crucial for the next 6G and beyond. THz, mmWave, and RF communication technologies are important components of 6G, and comparisons between these technologies are crucial in the design and development of the 6G network. In this paper, a study of THz, mmWave, and RF communication technologies is presented with their roles in developing a 6G network. Simulation results are presented and comparisons of performance are examined. Furthermore, challenges and future research directions are discussed. Unmanned aerial vehicles (UAVs) are anticipated to be used in a number of intelligent transportation system (ITS) application domains because of their mobility, autonomy, and processing and communication capabilities. In many different transportation systems, wireless communication is employed for noncritical and vital services to improve performance, reliability, and customer satisfaction. THz communication aims to increase the wireless communication frequency range to address needs such as the exponential development in the number of devices, the need for faster data speeds, and the necessity for additional channel capacity. The hybrid technology that combines orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) and multiple input multiple output (MIMO) seems to be a great way to address the needs of 5G and 6G consumers. Ad hoc multi-UAV networks are known as FANETs. For 6G, it is crucial to look at how well THz communication performs in flying ad hoc networks (FANETs) using MIMO-OFDM. This thesis assesses the THz communication performance in 6G FANETs using MIMO-OFDM. The relationships among parameters and performance metrics are derived by an analytical research based on the Markov chain model. We derive the bit error rate, throughput, route loss, and outage probability formulae. Additionally, numerical findings are presented to support the conclusions drawn from the analytical research. ITS is seen to be one of the most important parts of any smart city. The autonomous operation, communication/processing capabilities, mobility, and other attributes of UAVs make them attractive candidates for employment in a variety of ITS application sectors. In this thesis, cooperative THz communication is suggested for FANETs, a specific kind of network consisting of many small UAVs connected in an ad hoc manner cooperating to achieve high-level goals. To keep up with the demand for bandwidth, wireless communication frequency spectrum has been steadily growing. In the vein of how mmWave communications are already impacting 5G, communications in the THz range will be critical for the next 6G and beyond. The suggested cooperative communication system for the THz band is introduced, along with its finite state machine (FSM). An analytical investigation based on the Markov chain model is conducted to determine the connections between the parameters. Moreover, the analytical investigation is supported by numerical results.
Benzer Tezler
- Performance analysis of relay aided terahertz systems
Röle destekli terahertz haberleşme sistemlerinin performans analizi
BENGÜ BİLGİÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SEMİHA TEDİK BAŞARAN
- From media-based modulation to reconfigurable intelligent surfaces: Novel index modulation solutions
Ortam-tabanlı modülasyon'dan uyarlanabilir akıllı yüzeylere: Özgün indis modülasyon çözümleri
ZEHRA YİĞİT
Doktora
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERTUĞRUL BAŞAR
PROF. DR. İBRAHİM ALTUNBAŞ
- Measurement-based antenna misalignment analysis and angle of arrival estimation for terahertz wireless communication systems
Kablosuz haberleşme sistemlerinde ölçüm tabanlı hatalı anten hizalaması analizi ve geliş açısı kestirimi
HASAN NAYİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜNEŞ ZEYNEP KARABULUT KURT
- Physical layer techniques for 5G and beyond wireless systems
5G ve ötesi kablosuz sistemler için fiziksel katman teknikleri
ABUU BAKARI KIHERO
Doktora
İngilizce
2024
İletişim Bilimleriİstanbul Medipol ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği ve Siber Sistemler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ARSLAN
- High throughput decoding methods and architectures for polar codes with high energy-efficiency and low latency
Kutupsal kodlar için yüksek enerji verimliliğine ve düşük gecikmeye sahip yüksek veri hızlı kod çözme metod ve mimarileri
ONUR DİZDAR
Doktora
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERDAL ARIKAN