Integrated sensıng and communıcatıons: radar and communıcatıon multıplexıng, frame desıgn and sensıng-aıded communıcatıon
Entegre algılama ve iletişim: radar ve iletışım çoklama, çerçeve tasarımı ve algılama desteklı iletışım
- Tez No: 991555
- Danışmanlar: PROF. DR. HÜSEYİN ARSLAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Medipol Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Altıncı nesil (6G) kablosuz iletişim vizyonu, algılama ve haberleşmenin tek bir sinyal ve kaynak çerçevesi altında kesintisiz biçimde birleşmesine dayanan bütünleşik algılama ve iletişim (ISAC) yaklaşımını merkezine almaktadır. Bu tez, polarizasyon tabanlı radar–haberleşme çoğullaması, ağ düzeyinde ISAC kullanıcı ilişkilendirmesi, heterojen kullanıcılar için güç tahsisi, çevresel algılamaya dayalı dalga şekli uyarlaması ve ISAC destekli karasal olmayan ağ (NTN) tasarımı gibi çeşitli boyutlarda ISAC yeteneklerini geliştiren bütüncül çalışmalar sunmaktadır. Tez, ortogonal polarizasyon durumlarını ek serbestlik derecesi olarak kullanarak ortak zaman–frekans kaynakları üzerinde eşzamanlı radar algılama ve veri iletimine imkân veren polarizasyon tabanlı bir çoğullama çerçevesiyle başlamaktadır. Bu yaklaşım spektral verimliliği artırmakta, polarizasyon kaynaklı girişimi bastırmakta ve donanım açısından verimli ISAC uygulamaları için sağlam bir temel oluşturmaktadır. Bu temelin üzerine, hücresiz büyük ölçekli MIMO (CF-mMIMO) sistemleri için ISAC farkındalıklı bir kullanıcı ilişkilendirme yöntemi geliştirilmiştir. Bu yöntemde erişim noktaları, spektral verimlilik ve sinyal–yankı–gürültü oranı (SCNR) birlikte değerlendirilerek dinamik şekilde seçilmekte, böylece ISAC kullanıcıları en güvenilir bağlantılar üzerinden hizmet almakta ve yansıma kaynaklı bozulmalar azaltılmaktadır. Çoklu kullanıcı senaryolarını daha etkin yönetmek için, hizmet öncelikleri ve girişim koşullarına göre uyarlanabilir güç tahsisi sağlayan, girişim-farkındalıklı ve QoS kısıtlı birleşik bir su doldurma (water-filling) algoritması önerilmiştir. Dalga şekli düzeyinde ise, terahertz (THz) iletişim için moleküler soğurma kaynaklı zamansal genişleme etkisini (TBE) algılayarak darbe genişliğini uyarlayan bir yöntem geliştirilmiştir. Bu teknik, semboller arası girişimi azaltarak bit hata oranı ve enerji verimliliğini iyileştirmektedir. Son olarak, yüksek irtifa platformları için gecikme optimize edilmiş bir çerçeve yapısı tasarlanarak bu ISAC yaklaşımları NTN sistemlerine uygulanmıştır. Radar bekleme sürelerinin iletişim için kullanılması sayesinde girişimsiz algılama–haberleşme eşzamanlılığı sağlanmaktadır.
Özet (Çeviri)
The vision of sixth-generation (6G) wireless networks is centered on the seamless convergence of sensing and communication within a unified signal and resource framework, forming the foundation of integrated sensing and communication (ISAC). This thesis contributes to this vision through a coherent set of studies that advance ISAC across multiple dimensions, including polarization-domain radar–communication multiplexing, network-level ISAC user association, heterogeneous user power allocation, waveform adaptation using environmental sensing, and ISAC-enabled non-terrestrial network (NTN) design. The work begins with a polarization-based multiplexing framework that leverages orthogonal polarization states as additional degrees of freedom, enabling simultaneous radar sensing and data transmission over shared time–frequency resources. This approach enhances spectral efficiency, suppresses polarization-induced interference, and provides a hardware-efficient basis for ISAC. Building on this foundation, an ISAC-aware user association strategy for cell-free massive MIMO (CF-mMIMO) is developed, where access points are dynamically selected by jointly considering spectral efficiency and signal-clutter-plus-noise ratio (SCNR). This ensures that ISAC users are served through the most reliable links, mitigating clutter effects and enabling balanced network utilization. To further improve multi-user operation, a unified, interference-aware, QoS-constrained water-filling algorithm is introduced. This method supports communication-only, sensing-only, and ISAC users through adaptive power allocation driven by service priorities and interference conditions. At the waveform level, a temporal-broadening-aware pulse-width adaptation scheme is proposed for terahertz (THz) communication. By sensing the molecular absorption–induced temporal broadening effect (TBE), the transmitter adaptively adjusts pulse widths to reduce inter-symbol interference and improve both bit-error rate and energy efficiency. Finally, these ISAC advancements are extended to NTN systems through a latency-optimized frame structure for high-altitude platforms, where radar idle durations are exploited for communication to achieve interference-free coexistence.
Benzer Tezler
- Advanced waveform designs for 5G and 6G
5G ve 6G için gelişmiş dalga formu tasarımları
EBUBEKİR MEMİŞOĞLU
Doktora
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Medipol ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ARSLAN
- Target parameter estimation with integrated sensing and communication orthogonal time frequency space modulation isac-otfs systems
Entegre algılama ve iletişim ile hedef parametre tahmini ortogonal zaman frekans uzay modülasyonu ısac-otfs sistemleri
SHADI MOHAMMED ALHAJ ALARIQI
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SULTAN ALDIRMAZ ÇOLAK
- OFDM-based received waveform design and processing techniques to detect and classify radar targets for next generation integrated sensing and communication systems
Gelecek nesil bütünleşik algılama ve haberleşme sistemleri için radar hedeflerinin tespit ve sınıflandırmasına yönelik OFDM tabanlı dalgabiçimi tasarımı ve sinyal işleme teknikleri
SEYFETTİN MUHİBBULLAH ULUOCAK
Doktora
İngilizce
2026
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MESUT KARTAL
- Power amplifer assisted ISAC
Güç yükselteci destekli ISAC
HÜSEYİN AKCA
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN ALİ ÇIRPAN
- Space debris detection for mega constellation satellites: Terahertz-band integrated sensing and communication approach
Uzay enkazı tespiti için mega takımyıldızı uydularında terahertz bandında tümleşik algılama ve haberleşme yaklaşımı
GİZEM SÜMEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜNEŞ ZEYNEP KARABULUT KURT