نویسنده
یلدیز، صامت
تاریخ انتشار
2024-08-30T14:54:56Z
موضوع
ارتباطات نوری، روشنایی، انتقال برق بی سیم، سیستم های ارتباطی بی سیم، مهندسی الکترونیک
نوع
سند
زبان
انگلیسی
دیجیتال
بله
نسخه خطی
خیر
کتابخانه
دانشگاه اوزیغین
شماره ثبت
df0a1efb-4e3f-4724-807a-b54ff1538489
محل کتابخانه
گروه مهندسی برق و الکترونیک
تاریخ
2024-08-30T14:54:56Z
متن نمونه
با افزایش فعالیت های انسانی مانند جمع آوری داده های علمی، نظارت بر محیط زیست، کاوش در میادین نفتی فراساحلی، باستان شناسی، امنیت بندر و نظارت، تقاضا برای سیستم های ارتباطی زیر آب نیز افزایش یافته است. سیستم های سیمی زیر آب می توانند ارتباطات بلادرنگ را به روش های متعددی فراهم کنند. با این حال، سیستمهای خط سیم به دلیل انعطافناپذیری، هزینههای بالا و معایب عملیاتی برای استفاده در زیر آب در بیشتر موقعیتهای واقعی محدود شدهاند. بنابراین، ارتباطات بی سیم زیر آب توجه ناگزیر محققان را به خود جلب کرده است. انتقال بی سیم زیر آب به دلیل قابلیت پشتیبانی از فواصل تا ده ها کیلومتر، معمولاً با استفاده از سیگنال صوتی انجام می شود. با این حال، به دلیل سرعت پایین داده (در ده ها کیلوبیت در ثانیه (Kb/s))، برای کاربردهای زیر آب با پهنای باند بالا مانند انتقال تصویر یا ویدئو در زمان واقعی نامناسب است. بنابراین، ارتباطات نوری جایگزینی با ظرفیت بالا برای ارتباطات صوتی کم ظرفیت ارائه می دهد. با شفافیت آب به نور آبی و سبز (450 نانومتر تا 550 نانومتر)، دیودهای لیزر (LD) یا دیودهای ساطع نور (LED) به طور بالقوه می توانند به عنوان فرستنده بی سیم زیر آب با سرعت داده تا ده ها گیگابیت در ثانیه (گیگابیت بر ثانیه) در هر طول موج عمل کنند. هر فناوری باید مورد تایید و بررسی تجربی قرار گیرد تا مطالعات نظری تایید شوند. با این حال، هنوز نیاز به تأیید آزمایشی بیشتری برای سیستمهای ارتباط نور مرئی زیر آب (UVLC) وجود دارد. علاوه بر این، از دست دادن مسیر، یک گلوگاه ناشی از تضعیف گسترده در محیط های زیر آب، باید مورد توجه قرار گیرد. بنابراین، تأیید تجربی برای سیگنالهای نوری نیمهکلیمهشده که در زیر آب منتشر میشوند، مورد نیاز است. بر اساس مدل تضعیف تایید شده تجربی، یک UVLC با یک منبع نیمه همسو برای دستیابی به محدودیتهای عملکرد UVLC، چگونگی بهبود بیشتر سیگنال نوری دریافتی از طریق یک بازتابنده، و نحوه بهینهسازی عملکرد سیستم در حضور نویز خورشیدی مورد بررسی قرار میگیرد. با انگیزه این موارد، ما اعتبار تجربی یک مدل تضعیف UVLC همسو شده و نیمه همسو شده را هدف قرار می دهیم. به همین دلیل، ابتدا پس از اندازهگیری تجربی ضریب خاموشی آب، صحت اندازهگیریهای همسان را تأیید میکنیم. سپس، پس از تولید یک پرتو گاوسی نیمه همسو با استفاده از لنزهای نوری مختلف، زاویه واگرایی پرتو را اندازه گیری می کنیم. پس از آن، با در نظر گرفتن انواع مختلف آب در یک آکواریوم سرپوشیده در مرکز تحقیقات OKATEM و هر دو منبع لیزر همسو و نیمه همسو با اشکال پرتو گاوسی، اندازه گیری هایی را برای تعیین ضریب کانال از دست دادن مسیر UVLC انجام می دهیم. در نهایت، ما به صورت تجربی مدل کانال مجموع پیشنهادی را که هم تضعیف و هم از دست دادن هندسی را شامل میشود، تأیید میکنیم. با داشتن اطمینان کافی به کانالهای نیمه همسان UVLC معمولی، که قبلاً به صورت تجربی تأیید شدهاند، سپس محدودیتهای عملکردی سیستم UVLC را در غیاب آشفتگی و خطاهای اشارهای بررسی میکنیم. برای عملکرد نرخ خطای بیت هدف (BER)، عبارات شکل بسته را برای حداکثر فاصله پیوند قابل دستیابی، حداکثر زاویه واگرایی پرتو قابل قبول، حداقل قطر دیافراگم گیرنده قابل قبول و حداکثر کدورت آب قابل قبول استخراج می کنیم. با استفاده از این عبارات، ما عملکرد هر پارامتر سیستم را در محیط شبیهسازی در دریای خالص، اقیانوس شفاف و آب ساحلی بررسی میکنیم تا عملکرد BER مورد نظر را با استفاده از عملکرد سیستم مورد نظر سیستمهای UVLC مدولاسیون تک قطبی پالس (PAM) M-UPAM (M-UPAM) برآورده کنیم. پس از تأیید ضریب مجموع کانال از دست دادن مسیر برای پیوندهای خط دید (LOS)، مشاهده میکنیم که پرتوهای پراکنده با بازتاب آنها به آشکارساز نور، بهره کانال را با یک بازتابنده پشتیبانی میکنند. در ادبیات، تکنیک انتقال به کمک بازتابنده تنها پس از دریافت پرتوهای مستقیم و پراکنده برای قدرت سیگنال دریافتی بالاتر مورد بررسی قرار می گیرد. بنابراین، ما یک عبارت بسته را برای از دست دادن مسیر زیر آب با فرض انتقال غیر خط دید (NLOS) از طریق سطح آب و بازتابنده مصنوعی (به عنوان مثال، آینه) علاوه بر پیوند LOS پیشنهاد میکنیم. ابتدا، با استفاده از عبارت مشتق شده، بهره NLOS قابل دستیابی را که به عنوان نسبت بین حداکثر ضریب کانال قابل دستیابی از بازتاب و ضریب کانال کلی تعریف شده است، کمی می کنیم. سپس، با استفاده از سطح آب و آینه به عنوان سطوح بازتابنده در یک آکواریوم، یافته های خود را به صورت تجربی تأیید می کنیم. نتایج ما نشان میدهد که دستاوردهای قابل دستیابی تا حدود 3 دسیبل را میتوان به دلیل بازتاب مشاهده کرد. در قسمت آخر این پایان نامه به بررسی تاثیر انرژی خورشیدی بر عملکرد پیوندهای عمودی UVLC در سناریوی استقرار ارتباطات زیر آب می پردازیم که به صورت تحلیلی و تجربی آن را تحلیل می کنیم. در مطالعه ما نشان میدهیم که انرژی خورشیدی با توجه به موقعیت آن در طول روز، روز سال و موقعیت روی زمین بر اساس طیف نور مرئی، تأثیر مخربی بر کیفیت ارتباطات دارد. علاوه بر این، برای بهینهسازی عملکرد این سیستم UVLC، الگوریتمهای بهینهسازی را برای دستیابی به حداکثر نسبت سیگنال به نویز (SNR) برای بهینهسازی پارامترهای سیستم پیشنهاد میکنیم.، faaliyetleri arttıkça, su altı iletişim sistemlerine olan talep de artmıştır. سو آلتینداکی کابلو سیستملر، چشیتلی شکلیلرده گرچک زامانلی ایلیتیشیم ساغلایابیلیر. Bununla birlikte, kablolu sistemler, fiziksel olarak sabit yapıları, yüksek maliyetleri ve gerçek hayattaki çoğu durumda su altında kullanılmaya yönelikekel dezavantajları ile sınırlıdır. بو ندنله، سو آلتی کابلوسوز ایلیتیشیمی، آراشتیرماجیلارین کاچینیلماز بیر شکلیلده ایلگیسینی چکمیستیر. سو آلتی کابلوسوز ویری ایلتیمی، اونلارکا کیلومتریه کدار اولان مسافلری دستکلمه کاپاسیتسی ندنییله تیپیک اولاراک آکوستیک سینیال کولانیلاراک گرچکلهشتیریلیر. Ancak, düşük veri hızı nedeniyle (onlarca Kilobit/Saniye (Kb/s) olarak), görüntü veya gerçek zamanlı video iletimi gibi yüksek bant genişliğine sahip su altı uygulamaları için uygun değil. بو ندنله، اپتیک ایلیتیشیم، دوشوک کاپاسیتلی آکوستیک ایلتیشیمه یوکسک کاپاسیتلی بیر آلترناتیو سونار. Suyun mavi ve yeşil ışığa karşı şeffaflığı sayesinde (450 nm - 550 nm), Lazer Diyotlar (LD) veya Işık Yayan Diyotlar (LED), potansiyel olarak onlarca Gigabit/Saniye (Gb/sızıtısıhıh) olarak hizmet verebilir. Teorik çalışmaların doğrulanması için herhangi بیر تکنولوژینین دنیسل دوغرولاما و آراستیرمادان گچمسی گریر. بونونلا بیرلیکته، سوالتی گورونور ایشیک ایلتیمی (UVLC) سیستملری ایچین داها فضلا دنیسل دوغرولامایا احتیاچ واردیر. Spesifik olarak, su altı ortamlarında büyük zayıflama nedeniyle bir kaçınılmaz olan yol kaybinın ele alınması gerekir. یاری کوشوتلانمیش اپتیک سینیالرین سوالتی یاییلیمی بو ندنله دنیسل اولاراک دوغرولانمالیدیر. Deneysel olarak doğrulanmış zayıflatma modeline dayalı olarak، UVLC'nin performans kısıtlamalarını elde etmek için yarı paralelleştirilmiş kaynağa sahip بیر UVLC سیستمی داها فضلا araştırılmalıdır. داهاسی، سو آلتیندا دوغروسال یولدان آلینان بیر اپتیک سینالین، بیر رفلکتور یولویلا دا عینی آندا آلیندیغیندا، توپلامدا آلینمیش اپتیک سینیالین ناصیل داها فضلا ژلشتیریلجینین اینسلنمسینینر باید گیبی قدیمی، گؤینو. gürültünün, UVLC sistem performansını nasıl etkilediği ve bundan ötürü geliştirilebilecek iyileştirme çalışmalarına ihtiyaç vardır. Bunlardan motive olarak, paralelleştirilmiş ve yarı paralelleştirilmiş bir UVLC zayıflama modelini deneysel olarak doğrulamayı hedefliyoruz. بو ندنله، سویون سونوملمه کاتسائیسینی اولچتوکتن سونرا، موازی اولچوملرین دوغرولوغونو دنیسل اولاراک دوغرولایاجاغیز. اردیندان، چشیتلی اپتیک لنزلر کولانارک یارى کوشوتلانمیش بیر گاوس ایشینی اولوشتوردکتان سونرا، یشین ساپما آچیسینی اولچجغیز. Daha sonra OKATEM Araştırma merkezindeki bir kapalı akvaryumdaki farklı su türlerini ve Gauss ışını şekillerine sahip paralelleştirilmiş ve yarı paraleleştirilmiş lazer kaynaklarını göz önünde bulundurarak kabelılemıkı LCY için ölçümler yapacağız. Son olarak, hem zayıflamayı hem de geometrik kaybı içeren teorik olarak önerilen kanali modelini deneysel olarak doğrulayacağız. Ardından, halihazırda deneysel olarak doğruladığımız geleneksel UVLC yarı paralelleştirilmiş kanallara yeterince güvenerek, türbülans ve işaretleme hataları gözardı edilerek, UVLC سیستمی اجراکننده kısıcağarazlamalara. Hedeflenen bir Bit Hata Oranı (BER) performansı için, elde edilebilecek maksimum bağlantı mesafesi, kabul edilebilir maksimum ışın sapma açısı, kabul edilebilir minimal alıcı açıklık çapı ve kabulmak edileğıklıçılıçılıç. biçimli ifadeler türeteceğiz. Bu ifadeleri kullanarak, istenen BER performansını karşılamak için her sistem parametresinin saf deniz, berrak okyanus ve kıyı suyundaki simülasyon ortamındaki performansını M-li Tek Kutuplu Darbe Genlik Modülasyonu (M-UPAM) UVLCırcaraz. Görüş Hattı (LOS) bağlantıları için toplam yol kaybı kanal katsayısını doğruladıktan sonra, saçılan ışınların bir reflektorle kanal kazancını fotodetektöre yansıtarak destekleyeceğini gözlemleyeğini. Literatürde, reflektör destekli iletim Tekniği, yalnızca daha yüksek alınan sinyal gücü için hem doğrudan hem de dağınık ışınlar alındıktan sonra elde edilir. Bu nedenle, LOS bağlantısına ek olarak su yüzeyinden ve insan yapımı reflektörden, yansımadan elde edilebilir maksimum kanal katsayısı ile genel kanal katsayısı arasındaki oran olarak tanımlanan ulaşılışil kazancını inceleyeceğiz. آردیندان، بیر آکواریومدا یانسیتیجی یوزئیلر اولارک سو یوزیینی و آینایی کولانارک بولگولاریمیز دنیسل اولاراک دوغرولایاجاغیز. Sonuçlarımız, yansımalar nedeniyle yaklaşık 3 dB'ye kadar elde edilebilir kazançların gözlemlenebileceğini ortaya koymaktadır. Bu tezin son bölümünde, analitik ve deneysel olarak analiz ettiğimiz bir su altı iletişim konuşlandırma senaryosunda güneş enerjisinin, dikey UVLC bağlantılarının performansı üzerindeki etkisini inceleyeceğiz. چالیشمامیزدا، گؤنش انرژیسینین گؤنون ساعتیندکی کونومونا، ییلین گونونه و گؤرونور ایشیک اسپکرومونا دایالی اولارک دونیاداکی کونومونا گوره ایلیتیشیم کالیتسی وزرینده ییکوسی قدیم بیرجونت. Ayrıca، bu UVLC سیستمin çalışmasını optimize etmek için, sistem parametrelerini optimize etmek amacıyla maksimum Sinyal Gürültü Oranı (SNR) elde etmek için optimization algoritmaları önereceğiz.