KD kanalında genişbant haberleşme teknikleri
- Global styles
- Apa
- Bibtex
- Chicago Fullnote
- Help
Abstract
İyonosfer üzerinde sinyallerin uzun mesafeler katedebilmesi sayesinde, pahalı altyapılara ihtiyaçduymadan uzun mesafeler arasında iletişim yapılabilmektedir. 3-30 MHz arasında dünya üzerinde çokuzak iki nokta arasında veri iletimi yapılabilmektedir. Her ne kadar, iyonosfer kendine özgü yapısıile, sinyallerin çok uzak noktalara iletimine izin verse de, KD kanalında iletişimin bir çok zorluğuda vardır. İlk olarak, Kısa Dalga (KD) bandı girişimin yoğun olduğu bir banttır. Amatör radyocular, askeri vedevlet kurumlarının kullandığı kanallar, KD bandında çalışan radarlar, KD bandında yayın yapan radyoistasyonları girişime sebep olan yayınlardan bazılarıdır. Bunun yanında, atmosferik gürültününgücünün düşük frekanslarda daha yüksek olması, iyonosferin zamanla değişmesi ve buna bağlı olarakkanalın gün içinde değişmesi gibi nedenler KD bandının kullanımını zorlaştırmaktadır.Bu zorluklara rağmen iyonosferin yapısını ve hareketlerini anlamaya yönelik çalışmalar hızlanarakdevam etmektedir. Toplam elektron miktarının GPS uyduları ile ölçülmesi çalışmaları, farklıkoordinatlar için yapılan aradeğerleme çalışmaları ve International Reference Ionosphere (IRI) ileelektron yoğunluğu, elektron sıcaklığı vb. parametrelerin modellenmesi gibi çalışmalar,iyonosferin farklı konum ve zamanlarda nasıl davranacağını önceden kestirebilmemize imkantanımaktadır. İyonosferin yapısı daha iyi anlaşıldıkça da, farklı konum ve zamanlardaki verici-alıcıçiftleri arasında sinyallerin izlediği yollar da ışın izleme algoritmaları ile kestirilebilmektedir. Bu çalışmada, ilk olarak KD bandında genişbant iletişim yaparken veri hızını enbüyültecek bir algoritmaönermekteyiz. Önerdiğimiz algoritma, elektron yoğunluğunu modellemede ve sinyallerin iyonosferdeizleyecekleri yolları hesaplamadaki bilgi ve tecrübe birikiminin üzerine inşa edilmiştir. Önerilenalgoritmada, ışın izleme programlarının çıktıları kullanılarak kanal parametreleri hesaplanacak ve bu kanalparametrelerine göre kablosuz iletişim sisteminin parametreleri eniyilenecektir. Dikgen FrekansBölmeli Çoklama (OFDM), Çok Taşıyıcılı Filtre Bankası (FBMC) ve Filtrelenmiş Çok Ton (FMT) gibiçoktaşıyıcılı kablosuz iletişim teknikleri için farklı eniyileme algoritmaları tasarlanmıştır.Algoritma sayesinde, hangi çoktaşıyıcılı sistemin kanalı daha verimli kullanacağı dabelirlenebilecektir. Bunun yanında, altkanallarda kullanılacak modülasyon derinliği, verici gücü,altkanal sayısı, taşıyıcı frekansı, altkanal bantgenişliği, OFDM için çevrimsel önek sayısı, FMTiçin altkanallar arası boşluk değerleri, veri hızını enbüyültecek şekilde belirlenebilecektir.Ayrıca, algoritmanın önerdiği taşıyıcı frekansları VOACAP programının önerdiği frekanslar ile de kıyaslanmıştır.Parametre en iyilemesi sonucunda, her kanal için bir çok-taşıyıcılı sistem önerilememektedir. Bazıdurumlarda, verilen kanal parametreleri için kısıtların sağlanması mümkün olmamaktadır. Budurumlarda, çok-taşıyıcılı sistemin alıcısının önüne kanal kısaltıcı filtreler yerleştirilmelidir.Literatürdeki farklı kanal kısaltıcı metotlar incelenmiştir ve bu çalışmada En Büyük KısaltıcıSinyal Gürültü Oranı (MSSNR) metodunun karmaşıklığını azaltacak bir yöntem önerilmiştir. Önerilenyöntemin En Küçük Ortalama Karesel Hata (MMSE) metodu ile de kullanılabileceği gösterilmiştir ve literatürde önerilen MSSNR yöntemi ile kıyaslaması yapılmıştır. Because ionosphere allow for the signals to propagate through long distances, very long-distancecommunication is possible with relatively cheaper infrastructure. This type of communication allowsis realizable between frequencies 3-30 MHz. Although ionosphere allows this very long-distance typeof communication, communication in the HF band has many difficulties. First, HF bands are very busyand interference on the HF bands are intense. Amateur radio users, military and governmenttransmission bands, HF radars and the radio stations on the HF bands are some of the interferencesources. In addition to man-made interference, atmosferic noise being higher on lower frequencies,ionosphere changing with time and the HF channel changing as a result makes using the HF bands moredifficult.In spite of all the harshness, research for understading the structure and movements of theionosphere is ongoing for a long time. Measuring the total electron content with GPS satellites,using different interpolation techniques for different coordinates and modelling the electrondensities and electron temperatures with International Reference Ionosphere (IRI) is some of thework which help us to estimate how the ionosphere will behave in a given coordinate and time. Withall the ongoing research for understanding the ionosphere, it is now possible to estimate thepropagation paths of the signals between transmitter-receiver pairs at the given coordinates andtime.In this work, first we propose an algorithm which maximizes the bit rate of a given widebandcommunication system operating in the HF band. The proposed algorithm is built on the work given inthe literature for estimating the electron densities in the ionosphere and estimating thepropagation path of signals throughout the ionosphere. Algorithm uses the outputs of the ray tracingprograms in order calculate the channel parameters and uses this parameters in order to optimize theparameters of the wideband communication system. Different optimization algorithms for multicarrierwireless communication systems like Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM), Filter BankMulticarrier (FBMC) and Filtered Multitone (FMT) have been designed. With the help of the algorithm,it can be found which multicarrier system is more suited to the channel. Also, algorithm gives thebest modulation index in the subchannels, transmitter power, number of subchannels, carrierfrequency, subchannel bandwidth, cyclic prefix for OFDM, subchannel seperation for FMT parameters inorder to maximize the bit rate. Also, the carrier frequencies produced by the algorithm are comparedwith the frequencies suggested by the VOACAP program.The parameter optimization algorithm can not suggest parameters for every channel. In these cases,the constraints of the multicarrier system can not be satisfied. So, for these cases, channelshortening filters or channel equalizers should be used before the multicarrier receivers. In thiswork, different channel shortening methods have been analyzed and proposed a new technique in orderdecrease the compexity of the Maximum Shortening Signal to Noise Ratio (MSSNR) method. It is shownthat, the proposed technique can be used with the Minimum Mean Square Error (MMSE) method, too forsome cases. Lastly, comparisons with the symmetric MSSNR method from literature are given.
Collections