Ultraviolet communications for airborne links

Abstract

Morötesi (Ultraviolet - UV) güçlü molekül bağı ve aerosol saçılması ile bire bir görmeden çalışmayı(non-line-of-sight - NLOS) mümkün kılar. NLOS doğasından ötürü UV linkleri tıkanıklığı veya gölgeyi sağlamlaştırır ve doğrultuyu, kazancı ve takip gerekliliklerini rahatlatır. Bu özellikle İnsansız Hava Aracı (unmanned aerial vehicle - UAV) ağlarında iş görür. Bu çalışmamızda sensor node'larının yeryüzüne seri ve eşit intra mesafelerle yerleştirilmiş ground sensor network 'unun uydu bağlantısı üzerinde çalıstık. Çalışmamızda bir UAV periyodik bir şekilde alanı ziyaret edip yer nodlarindan sensör verisi topladı, uydu verilerini de göz önünde bulundurarak UV bazlı sistemin performansını ölçtük ve maksimum UAV coverage'ini belirli bir bit error rate performansıyla hesapladık.İlk bölümde ultraviyole communication'a değindik ver artı-eksilerinden bahsettik. Son olarak UV communication özelliklerine ve diğer medya karşılaştırmalarına da değinerek bu çalışmadaki motivasyonlarımızdan bahsettik.İkinci bölümde ground to air linklerdeki çeşitli geometrik konfigürasyonlar ile birlikte airborne linkler için UV channel modelinden bahsettik.Üçüncü bölümde UV bazlı ground to air link sistemi üzerinde çalıştık. Uydu verilerini de göze alarak bir İnsansız Hava Aracı (UAV) periyodik şekilde seri yerleştirilmiş sensörleri ziyaret etmesini üzerine değindik ve maksimum UAV coverage'ini belirli bit error rate (BER) ile belirledik.Dördüncü bölümde sensörün uydu verisinden bahsettik, diğer node'larin da etkileşimini göz önünde bulundurarak hedeflenen node'un alıcıyla bağlantı kurması üzerinde çalıstık. Bu senaryoda sistemi bit error performance'i sağlayarak analiz ettikSon olarak beşinci bölümde airborne linkler için UV communication çalışmamızı özetledik.

Ultraviolet (UV) communication enables non-line-of-sight (NLOS) wireless connectivity through strong molecular and aerosol scattering. Due to their NLOS nature, UV links bring robustness to blockage or shadowing and relax the pointing, acquisition and tracking requirements. This feature is particularly appealing for unmanned aerial vehicle (UAV) networks. In this work, we consider the uplink of a ground sensor network where a number of sensor nodes are placed on the ground in a serial manner and with equal intra-distances. A UAV periodically visits the area and collects the sensor data from ground nodes. For the uplink transmission under consideration, we investigate the performance of UV-based system and determine the maximum UAV coverage to maintain a pre-defined bit error rate performance.In the first chapter, we bring an overview of ultraviolet communications. We study the advantages of UV communications in addition to its disadvantages. Finally we mention our motivations for this work, based on the mentioned UV communication features and their comparison to other communication media (including radio frequency and other optical wireless communications technologies).In the second chapter, we provide UV channel modeling for airborne links, considering different possible geometric configurations in the ground-to-air links.In chapter three, we study a UV-based ground-to-air link system, considering the uplink of a ground sensor network, for which an unmanned aerial vehicle (UAV) periodically visits the network of serially-placed sensors and collects the sensor data from ground nodes. We analyze the system performance and find the maximum UAV coverage to maintain a pre-defined bit error rate (BER) performance.In chapter four, we study the uplink of ground sensor network, with a UAV-based receiver, considering the interference from the other sensor nodes, while an intended node is communicating with the receiver. We analyze the system by providing bit error rate performance for such a scenario.Finally in chapter five we conclude our discussion on UV communications for airborne links.