PROF. DR. TEMEL ENGİN TUNCER

Polarization diversity in channel modeling for MIMO systems ÇGÇÇ (Bir çok-girdili çok-çıktılı) sistemler için kanal modellemede polarizasyon çeşitliliği

Bir çok-girdili çok-çıktılı (ÇGÇÇ) sistemde göndermeçte ve almaçta yeteri kadar alan varsa, anten elemanları arası mesafe yüksek yapılabilir ve ilintisiz sinyaller gönderilip alınabilir. Öteyandan, alan kısıtından dolayı antenler aynı alana yerleştirilirse, çeşitlilik avantajı kaybolur ve iletişim performansı kötüleşir. Bu durumda ilintiyi azaltmak için polarizasyon çeşitliliği kullanılabilir. Bu çalışmada çapraz polarizasyon ayrımı (ÇPA) ve ilinti katsayısı gibi polarizasyon etkilerini ele alan detaylı bir kanal modeli kullanılmaktadır. Göndermeçte yeteri kadar alan olduğu varsayılır ve ilinti sadece almaç için değerlendirilmektedir. Alınan sinyallerin ilinti katsayıları, anten polarizasyon oryantasyonları, ÇPA, yanca ve yükseliş varış açılarını içeren gerçekçi rasgele 3-boyutlu bir modelden üretilir. Polarizasyon çeşitliliği ilintili ve ilintisiz kanallar için incelenmiştir. Bu çalışmada hem ilintili hem de ilintisiz kanallar ele alınmıştır. 2×2 ÇGÇÇ iletişim sisteminde polarizasyon çeşitliliği, Alamouti (AL) ve uzaysal çoklama (UÇ) gönderme senaryolarının BER performansları ve kanal kapasitesi için değerlendirilmiştir. Ayrıca anten sayılarının UÇ BER ve kapasite üzerindeki etkileri 3×3 ve 4×4 ÇGÇÇ sistemler için araştırılmıştır. Tek polarizasyon ve polarizasyon çeşitliliğinin BER ve kapasite performansları sabit ve mesafeye bağlı rasgele kanal parametreleri için karşılaştırılmıştır. Tek polarizasyon ve polarizasyon çeşitliliğinin birbirlerine göre performansları büyük ölçüde kanal özelliklerine bağlıdır. Özellikle almaçta yeteri kadar alan olmadığı durumda, polarizasyon çeşitliliğinin tek polarizasyona göre daha iyi BER ve kapasite sonuçları verdiği gözlenmektedir. Sonuç olarak anten alanı kısıtlı ÇGÇÇ sistemlerde, iletişim performansını artırmak için polarizasyon çeşitliliği kullanılabilir.

Direction finding performance of antenna arrays on complex platforms using numerical electromagnetic simulation tools Anten dizilerinin karmaşık platformlarda nümerik elektromanyetik simülasyon yöntemleriyle yön bulma performanslarının incelenmesi

Yön Bulma sistemlerinin tasarımındaki önemli adımlardan biri Nümerik Elektromanyetik Simülasyon araçlarıyla Yön Bulma performanslarının değerlendirilmesidir. Bu tezde, Nümerik Elektromanyetik Simülasyon aracı olan FEKO programı vasıtasıyla modelleme ve simülasyon yöntemi geliştirilmiştir. Bu metod, FEKO programında oluşturulan verilere dayanmaktadır. FEKO’da elde edilen veriler Korelatif Enterferometre algoritması vasıtasıyla MATLAB ortamında Yön Bulma performansını belirlemek için kullanılmaktadır.Bu çalışmada dipol, monopol ve düşey konili anten dizileri kullanılmıştır. Anten dizileri, platform etkilerini gözlemlemek için UAV ve SUV araçlarına monte edilmiştir. Yön Bulma performansı değişik senaryolarda denenmiştir. Bu tezde geliştirilen simülasyon yönteminin anten dizilerinin yön bulma karakteristiklerini anlamada etkili olduğu gösterilmiştir.

Code aided frame synchronization for frequency selective channels Frekans seçici kanallarda kodlama yardımlı çerçeve senkronizasyonu

Sayısal haberleşme sistemlerinde, çerçeve senkronizasyonu önemli bir problemdir. Çerçeve senkronizasyonunda başlıca görev verilen haberleşme sembolleri akışında çerçeve başlangıcını bulmaktır. Bu tezde, çerçeve senkronizasyon problemi, hem toplanır beyaz Gauss gürültüsü kanallarda hem de frekans seçici kanallarda incelenecektir. Çoğu çerçeve senkronizasyonu üzerine olan geçmiş çalışmalarında basit toplanır beyaz Gauss gürültüsü kanal koşulları dikkate alınmıştır. Bu amaçla geliştirilen algoritmalar, frekans seçici kanallarda başarısız olmaktadır. Frekans seçici kanallar için önerilen sınırlı sayıda algoritma vardır. Bu tezde varolan çerçeve senkronizasyon teknikleri hem toplanır beyaz Gauss gürültüsü kanalları hem de frekans seçici kanallar için incelenmektedir. Kodlama yardımlı çerçeve senkronizasyon teknikleri frekans seçici kanallar için olan metodlarla birleştirilmektedir. Başlıca iki çeşit kodlama yardımlı çerçeve senkronizasyon tasarımı dikkate alınmaktadır ve çerçeve senkronizasyonu için iki yeni sistem yapısı önerilmektedir. Önerilen yapılardan bir tanesi, frekans seçici kanallarda alternatif metodlardan daha iyi sonuç vermektedir. Bu yeni tip senkronizasyon yöntemi için genel olarak sistem, olası çerçeve başlangıç noktalarını üreten liste yapısında senkronizasyon bloğu, kanal kestirici, yumuşak çıktılı denkleştirici ve yumuşak çıktılı Viterbi çözücüden oluşmaktadır. Bir kip ayırıcı algoritması doğru çerçeve başlangıcını seçmek için istatistik üretmekte kullanılmaktadır. Çeşitli deneyler yapılmıştır ve performans çeşitli senaryolar için ana hatlarıyla belirtilmiştir.

Implementation and performance evaluation of a three antenna direction finding system Üç antenli yön kestirme sistem uygulaması ve performans analizi

Yön kestirme sistemleri, doğruluk oranını belirli miktarda arttırmak için genellikle birden fazla antene sahiptir. Bu tezde, Üç Antenli Yön Kestirici yapılmış ve performans değerlendirmesi anlatılmıştır. Çok antenli yön kestirme sistemleri daha iyi performans göstermesine karşın, üç antenli yön kestirme sistemi, daha sade olması yönüyle kullanışlıdır ve bu sistem kullanılarak yön kestirme sistemlerinde görülen sorunlar kolayca gözlenip değerlendirilebilir. Bu sistem, geliş yönünün yanca ve yükseklik açılarının hesaplanması için kullanılabilir. Sistem üç monopol anten, RF bölümü, analog/sayısal çeviriciler ve sayısal sinyal işleme birimlerinden oluşmaktadır. Üç kanallı enterferometre, bağıntılı enterferometre, LSE tabanlı bağıntılı enterferometre ve MUSIC algoritmaları incelenmiştir. Yön kestirme sistemlerinde görülen çeşitli sorunlar araştırılmıştır. Bu sorunlar, alma kanallarının kazanç/faz uyumsuzluğu, antenler arasındaki karşılıklı bağlaşım etkisi, birden fazla sinyal yolu ve birden fazla sinyal kaynağıdır. Değişik algoritmaların avantaj ve dezavantajları belirlenmiştir.

Sparse sensor array design via constrained optimization Kısıtlanmış en iyileme ile seyrek dizi tasarımı

Yön Bulma uygulamalarında seyrek dizi tasarımı önemli bir problemdir. Almaç sayıları yetersiz oldugunda veya sezici boyutları yarım dalga boyundan büyük oldugu durumlarda seyrek dizilere ihtiyaç duyulmaktadır. Elemanlar arası uzaklıgın yarım dalga boyundan büyük oldugu durumlarda belirsizliklerden mümkün oldugunca kaçınılmalıdır. Tasarlanan diziler yüksek yan lobları olmayan örüntüler olusturmalıdır. Bu tezde, seyrek diziler olusturmak için belirsizlik olasılıgı ile direk olarak ilgili olan bir benzerlik ölçütü kullanılmıstır. Bu benzerlik ölçütü gelis açısı kestirim dogrulugu ve çözünürlügü ile de baglantılıdır. Tasarım problemi dogrusal ikili deger programı biçimine getirilmistir. Tasarım kriterleri, en kötü belirsizlik olasılıgı, yön kestirim dogrulugu, sezici boyutları ve en büyük dizi boyutunu içermektedir. Önerilen yöntem kullanılarak bir ve iki boyutlu seyrek diziler tasarlanmıstır.Önerilen yaklasımın etkili bir yöntem oldugu ve alternatif yöntemlere göre bazı avantajları oldugu gösterilmistir.

Blind and semi-bnlind channel order estimation in SIMO systems SIMO sistemlerde gözü kapalı ve yarı kapalı kanal derecesi kestirimi

Kanal derecesi kestirimi sinyal işleme, haberleşme, akustik ve benzeri alanlar için önemli bir problemdir. Bu tezde, gözü kapalı kanal derecesi kestirimi problemi tek girişli çok çıktılı (SIMO) FIR sistemler için incelenmiştir. Problem, sadece gürültülü SIMO sistemi çıktılarının kullanılarak etkin kanal derecesinin kestirilmesidir. Kanal derecesi kestirimi için iki yöntem önerilmiştir. Önerilen yöntemlerin bilinen yöntemlere nazaran bir çok yararlı özelliği bulunmaktadır. Önerilen yöntemler gürültüsüz ortamda doğru kanal derecesi kestirimini garanti etmekte ve gürültülü ortamda da kayda değer şekilde daha iyi başarım göstermektedir. Bu algoritmalar kanal derecesi, kanal sayısı ve veri boyunun değişimine karşı tutarlı bir davranış göstermektedir. Önerilen algoritmalar, kanal katsayılarının gözü kapalı kestirimine yönelik olarak en küçük kareler yumuşatma (LSS) algoritması ile entegre şekilde çalışmaktadır. LSS algoritmasının seçilmesinin nedeni belirlenimci bir yöntem olması ve kanal derecesi kestirimi için uygun bazı ek özelliklerinin bulunmasıdır. Önerilen algoritmalar, doğrusal tahmin (LP) yöntemlerinin de yer aldığı değişik bir çok algoritma ile karşılaştırılmıştır. LP yaklaşımları kanal derecesinin üstten kestirimine karşı dirençlidir. Bu tezde, önerilen yöntemler kullanıldığında, LP tabanlı yöntemlere nazaran önemli oranda kazanç sağlanabileceği gösteril- miştir. Önerilen yöntemler, yüksek hızda örneklenmiş SISO sistemler için DFE yöntemi ile de karşılaştırılmış ve gözü kapalı durumda daha iyi hata kareleri ortalaması performansı elde edildiği görülmüştür. Kanal derecesi kestirimi problemi, pilot sembollerin kullanıldığı sistemler için de incelenmiştir. Bunun için, pilot sembollerini farlı şekilde kullanan gözü yarı-kapalı kanal derecesi kestirimi algoritmaları önerilmiştir. Bilinen ve bilinmeyen semboller birlikte kullanıldığı zaman, gözü kapalı yöntemlere nazaran daha iyi kestirim performansı sağlanabilmektedir. Kanal kestirimi doğruluğu pilot sembollerin kullanımı ile arttığı için, gözü yarı-kapalı yaklaşım ile özellikle bit hata oranı (BER) açısından daha iyi başarım elde edilebilmektedir. Bu yaklaşımın diğer bir özelliği ise kötü durumlu (ill-conditioned) kanallara karşı daha dirençli olmasıdır. Öte yandan, eşzamanlama ve veri akışındaki düşüş gibi problemler nedeniyle gözü kapalı yöntemler hala kanal derecesi için iyi bir alternatif olarak gözükmektedir. Doğru ve etkin kanal derecesi kestirimi konuları ayrıntılı şekilde tartışılmış ve önerilen yöntemler ile elde edilen kayda değer başarım kazancını göstermek için çeşitli benzetimler yapılmıştır.

Comparison and evaluation of three dimensional passive source localization techniques Üç boyutlu pasif konum belirleme tekniklerinin karşılaştırılması ve değerlendirilmesi

Konum belirleme, algılayıcı verileri kullanılarak yayıcıların veya vericilerinin konumlarının kestirilmesidir. Bu tez çalışmasında pasif konum kestirim teknikleri araştırılmış ve durağan algılayıcı-yayıcı geometrisi dâhilinde bu teknikler karşılaştırılmıştır. Söz konusu teknikler tek ve çoklu hedef durumları için iki ve üç boyutlu geometrilerde değerlendirilmiştir. Pasif konum belirleme teknikleri, iki-adımlı ve tek-adımlı teknikler olarak iki gruba ayrılabilir. İki adımlı konum belirleme teknikleri olarak Varış Açısı (VA) tabanlı En Büyük Olabilirlik (EBO) ve En Küçük Kareler (EKK) teknikleri, Geliş Zaman Farkı (GZF) tabanlı EBO ve EKK teknikleri, VA-GZF tabanlı melez EBO tekniği sunulmuştur. Doğrudan Konum Belirleme (DKB) metodu tek-adımlı iyi bilinen bir konum kestirim tekniğidir. Bu tez çalışmasında, DKB türevi olup DKB’den daha iyi hesaplama karmaşıklığına sahip (önerilen tekniklerde ızgara aramasında öz-ayrışıma gerek duyulmamaktadır) bazı tek-adımlı teknikler sunulmuştur. Bu teknikler, Çoklu Sinyal Sınıflandırma (ÇSS) ile Doğrudan Konum Kestirimi (DKK), Rastgele Olmayan EBO (ROEBO) ile DKK ve Rastgele EBO (REBO) ile DKK teknikleridir. Teknikler Cramer Rao Alt Sınırı (CRAS) ile karşılaştırılarak değerlendirilmiştir. Literatürde iki boyutlu verilen bazı CRAS ifadeleri üç boyutlu senaryolar için türetilerek sunulmuştur. Kapsamlı benzetimler gerçekleştirilmiş, farklı değişkenlerin yöntemlerin başarımı üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Yapılan benzetimlerde tek-adımlı tekniklerin başarımının düşük SNR seviyesinde dahi iyi olduğu gösterilmiştir. Hesaplama karmaşıklığını önemli derecede düşüren ÇSS-DKK tekniğinin başarımının DKB kadar iyi olduğu gözlemlenmiştir. VA, GZF ve melez teknikler değişik durumlarda karşılaştırılmıştır. Tek-adımlı teknikler ile elde edilen başarım artışı, sistem maliyeti ve karmaşıklığı göz ardı edildiğinde kabul edilebilir seviyededir. Ayrıca, konum belirleme teknikleri çoklu kaynak durumları için de karşılaştırılmıştır. Algılayıcı konuşlanmasının, konum kestirim başarımı üzerindeki etkileri araştırılmıştır.