23
Archived Theses
0
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Archived Theses
Elektromanyetik benzetimler yoluyla anten tasarımı ve optimizasyonu için grafik kullanıcı arayüzlü bir yazılım geliştirilmesi
Pratik çalışmalar göstermektedir ki ilgili denklemler kullanılarak anten tasarımı yapıldığında, antenin merkez frekansı, hedeflenen merkez frekanstan hafif miktarda farklı olabilmektedir. Bu problem, antenin merkez frekansına etki eden fiziksel parametrelerde küçük ölçülerde ayarlamalar yaparak çözülmektedir. Diğer bir deyişle manuel olarak bir boyut ayarlaması yapılmaktadır. Bu çalışma kapsamında Python programlama dilinde yazılan grafik kullanıcı arayüzlü bir yazılım ile bu süreç otomatik hale getirilmiştir. Geliştirilen yazılım, girilen anten parametrelerine göre bir tasarım yapmakta, daha sonra ise bir döngü içerisinde elektromanyetik benzetimleri tekrarlayarak hedeflenen merkez frekansı sağlamak için anten boyutlarının en uygun değerlerini hesaplamaktadır. Anten boyutlarının optimizasyonu için adım adım optimizasyon algoritması, tahmin optimizasyon algoritması ve hızlı tahmin optimizasyon algoritması olmak üzere üç farklı algoritma kullanılmıştır. Adım adım optimizasyon algoritması, ilgili parametreyi ileri ve geri taşıyarak sonuca ulaşırken, tahmin ve hızlı tahmin optimizasyon algoritması makine öğrenmesi algoritmalarını kullanmaktadır. Elektromanyetik benzetimler için ise sayısal bir yöntem olan, zaman tanım bölgesinde sonlu farklar yöntemi kullanılmıştır. Gerçekleştirilen elektromanyetik benzetim motoru ayrıca anten tasarımından bağımsız şekilde girilen herhangi bir üç boyutlu elektromanyetik problemi çözecek şekilde müstakil bir program haline de getirilerek literatüre ikinci bir katkı sunulması hedeflenmiştir.
Lifting dalgacık dönüşümü tabanlı mımo sistemlerde lineer detektörler ile ber analizi
Mobil veri kullanımındaki büyük artış sebebiyle yüksek verimli bir mobil ağa ihtiyaç duymaktayız. Fakat bu ihtiyaç beraberinde küresel bant genişliği sorununu getirmektedir. Mobil servis sağlayıcıları, yüksek kaliteli servis ve kablosuz uygulamalar için düşük gecikmeli multimedya uygulamaları sağlamak için kendi aralarında rekabet etmektedir. Bu rekabette karşılarına çıkan temel engel her biri için belirlenmiş 700 MHz ile 2.6 GHz arasında sınırlanmış spektrum aralığıdır ve bu sınırlı spektrum sorunu milimetre dalga haberleşmesi (MM Wave) kullanılarak çözülebilir. Bunun yanı sıra, haberleşme sistemlerinde spektral verimlilik ve data hızı artırımını sağlamak üzere geliştirilmiş MIMO sistemlerde, bit hata oranı (Bit-Error-Rate, BER) cinsinden başarılı sonuçlar elde etmek için lifting dalgacık dönüşümü (Lifting Wavelet Transform, LWT) kullanılarak, lineer detektörler ile MIMO sistemlerde yapılan analizlerde ergodik spektral verimlilik analizi için gauss gürültüsü (Additive White Gaussian Noise, AWGN) kanal üzerinde durularak LWT– MIMO sisteminin başarımları için sayısal olarak elde ettiğimiz gerçeklemeler, klasik sistemlere göre spektral verimlilikte artış olduğu tespit edilmiştir. Lineer detektörler de anten dizi yapısında gerçekleşen değişimler ile veri hızında oluşan değişimlerin oluşturduğu kanal etkileri incelenerek, uzaysal-çoğullama kullanılan çalışmada verici ve alıcıda izotropik anten kullanıldı ve ikili faz kaydırmalı anahtarlama (Binary Phase Shift Keying, BPSK) modülasyonu ile data modüle edilmiştir. Bu tez çalışmasın da milimetrik dalganın 5G hücresel ile nasıl kullanılabileceğini, yeni nesil mobil kullanıcıların MM-WAVE spektrumunda mevcut bant genişliğini özenle kullanarak nasıl yüksek oranda verim elde edilebilecekleri ortaya konulmuştur. Anahtar Kelimeler: Lifting Wavelet Transform, AWGN kanal, MIMO, BPSK Modülasyonu, İzotropik Anten.
Çok taşıyıcılı haberleşme sistemlerinde PAPR azaltma tekniklerinin incelenmesi
Yüksek tepe-ortalama güç oranı (PAPR), günümüzde kullanılan kablosuz haberleşme sistemlerinin en büyük dezavantajlarından biridir. Birçok standart tarafından kabul gören Dikgen Frekans Bölmeli Çoğullama (OFDM) sistemi de bu dezavantaja sahiptir. Literatürde bu sistemlerin yüksek PAPR değerlerini düşürmek için genlik kırpma ve filtreleme, kısmi iletim dizisi (PTS) teknikleri gibi birçok teknik önerilmiştir. Bu tez çalışmasında, genlik kırpma (AC) ve PTS teknikleri incelenmektedir. Çok taşıyıcılı haberleşme sistemlerinin PAPR problemine bir çözüm olarak PTS tekniği ile AC tekniğinin birleştirilmesi ve sunulan yeni nesil dalga formlarına uygulanması literatürde ilk defa bu tez çalışmasında önerilmektedir. Önerilen yöntem literatürde OFDM 'e alternatif olarak sunulan yeni nesil dalga formlarından Sıfır Sonlu Ayrık Fourier Dönüşümü-yayılmalı OFDM (ZT DFT-s OFDM), Sıfır Sonlu Ayrık Kosinüs Dönüşümü Yayılmalı OFDM (ZT-DCT-s OFDM) ve Sıfır Sonlu Ayrık Sinüs Dönüşümü Yayılmalı OFDM (ZT-DST-s OFDM) dalga formlarına uygulanmıştır ve sonuçlar elde edilmiştir. Önerilen PTS-AC yönteminin başarımını bit hata oranı (BER) ve PAPR performans ölçütleri üzerinden doğrulamak için bilgisayar ortamında simülasyon çalışmaları yapılmaktadır. Elde edilen sonuçlardan, tezde önerilen tekniğin BER performansından ödün vermeden dalga formlarının orijinal versiyonlarına karşı 6 dB kadar PAPR iyileştirmesi sağladığı gözlenmektedir.
Çok kullanıcılı milimetre dalga mımo sistemlerde kapasite analizi
Mobil trafik ağı son yıllarda hızla büyümekte, mobil ağlarda daha fazla kapasite talebi giderek artmaktadır. Beşinci nesil (5G) mobil haberleşme teknolojisi, kullanıcıların yüksek hızlı ve düşük gecikmeli veri kullanımını destekler. Güç azaltma ise, 5G teknolojisi için önemli bir faktör olduğundan, milimetre dalga büyük ölçekli anten sistemlerinin güç performansını tam dijital temel bant ön kodlayıcılara kıyasla minimum spektral verimlilik kaybıyla geliştirir. Bu amaçla, hibrit ön kodlama uygulanır. Hibrit önkodlayıcıları hesaplamak için alternatif minimizasyon algoritmaları geliştirilmiştir. 60 GHz bandındaki milimetre dalga iletişimi, yüksek yol kaybına karşı koymak için ışın oluşturma (beamforming) kazançları elde etmek için hem gönderme hem de alma terminallerinde büyük anten dizileri gerektirir. Tamamen dijital teknikler, bu tür frekanslardaki donanım kısıtlamaları nedeniyle büyük anten dizileri ile mümkün değildir, ancak tamamen analog çözümler ciddi performans sınırlamalarına maruz kalmaktadır. Hibrit analog / dijital ışın şekillendirme, özellikle çok kullanıcılı bir senaryoya genişletildiğinde umut verici bir çözümdür. Bu tez çalışmasında, çok-kullanıcılı milimetre dalga MIMO sistemlerde hibrit önkodlama, ışın oluşturma teknikleri altında önerilen sistemi alternatif yöntemlerle karşılaştırmak için farklı senaryolar için ergodik spektral verimlilik açısından gerçekleştirilen simülasyon sonuçları gösterilmiştir. Veri hızı artışının spektral verimlilik analizi ile incelendiği bu tez çalışmasında 16x4 mm-dalga MIMO sistemleri için tek-dallı kanal olan çok-yolluluk etkisinin dâhil edilmediği senaryo ve 5-dallı çok-yollu kanal senaryosu için SNR değişimine karşın ergodik kapasite değişimi beamforming, girişimsiz iletim ve sıfıra-zorlamalı detektör kullanılarak incelenmiş, elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır.
Gıdalardaki karbonhidrat miktarının tespiti için bölge tabanlı evrişimsel sinir ağı temelli görüntü işleme modeli
Tip 1 Diabetes Mellitus (T1DM) tüm dünyadan her sene artış gösteren otoimmun bir hastalıktır. Beslenme yöntemlerini etkileyen ve karbonhidrat sayımının önemli olduğu bu hastalık bireylerin kendilerini sürekli takip etmesini ve beslenmelerini kayıt altında tutmasını gerektirmektedir. Bilgisayarlı görü yöntemleri ile kişilerin yemeklerinin içeriklerini ve besin değerlerini kolaylıkla hesaplayabilmesi son yıllarda yapılan çalışmalarla imkan kazanmıştır. Gerek 2 boyutlu görseller ile gerekse 3 boyutlu görseller ile yemeğin hacminin hesaplanması üzerine çalışmalar yapılmış ve yapılmaktadır. Yapay sinir ağları üzerindeki gelişmelerin son yıllarda hızlanması ile Yemek tanıma ve hacim tahmini üzerinde yapılan çalışmalar yüksek başarılar elde etmeye başlamıştır. Bu çalışmada yemeklerin çaplarının girdi alarak içerdiği karbonhidrat miktrarını tahmin ediyoruz. Sistemimiz yüzde 1 ile yüzde 15 arasında değişen hata paylarıyla ortalama yüzde 7 civarı hata ile taminde bulunmuştur. Hata oranlarının değişimi yemeğin servis biçimiyle alakalı olmakla birlikte tek görsel ile bu kadar yüksek başarı oranında tahminde bulunması da sistemimizin başarılı olduğunu göstermektedir. Sistem farklı açılardan elde edilen görseller ile 3 boyutlu hacim tahmini için geliştirilmeye elverişli olup bu haliyle daha çok sınıf ve eğitim görseli ile geliştirilerek kullanılmaya hazırdır.
Kablosuz çeşitleme yöntemlerinin farklı sönümlenmeli kanal ortamlarındaki performans analizleri
5G ve ötesi çalışmalara hız verilmesi ve bu alandaki araştırmaların artmasıyla birlikte, güç, bant genişliği ve verimlilik gibi faktörler üzerine çeşitli modülasyon şemaları, kanal modelleri, çeşitleme yöntemleri incelenmektedir. Son yıllardaki araştırmalarda kanal modellerinde farklı matematiksel türetimler yapıldığı ve kablosuz kanal ortamlarını daha başarılı bir şekilde ortaya koyan modeller oluşturulduğu görülmektedir. Bu tez çalışmasında; Fisher-Snedecor F kanal modeli, en büyük oranlı birleştirme tekniği için altıgen karesel genlik modülasyonu ve kaskat yapıya sahip bir sistemin dalgalanmalı iki ışınlı sönümlenmeli kanallarda altıgen karesel genlik modülasyonu analizi gerçekleştirilmiştir. Analizler sonucunda hata ifadeleri türetilmiş ve bu ifadelerin doğruluğu nümerik sonuçlarla gösterilmiştir. Böylelikle literatürde ilk kez bu sistem modelleri için altıgen karesel genlik modülasyonu hata ifadeleri türetilmiş ve türetilen bu ifadelerin doğruluğu simülasyonlarla gösterilmeye çalışılmıştır. Ayrıca elde edilen sonuçların başarımları Matematica ve MATLAB yazılım programları yardımıyla gösterilmiştir. Anahtar Kelimeler: Kaskat FTR sönümlenmesi, hata olasılığı analizi, HQAM tekniği, Fisher-Snedecor F kanal modeli, en büyük oranlı birleştirme.
İki yönlü elektrikli araç şarj istasyonlarının güç sistemlerine optimizasyon algoritmaları kullanılarak yerleştirilmesi
Fosil yakıtlara olan bağımlılık neticesinde kaynakların azalması ve fosil yakıtlardan kaynaklanan sera gazı emisyonlarının doğaya verdiği zarar, elektrikli araçlara geçişte önemli rol oynamıştır. Elektrikli araçların yaygınlaşması ve şarj ihtiyacı ile birlikle artan enerji talebi ve puant yükler gibi güç sistemlerini olumsuz etkileyecek sonuçlara neden olmaktadır. Diğer taraftan, iki yönlü elektrikli araç şarj istasyonları (İYŞİ) teknolojisi ise elektrikli araç bataryasında bulunan elektrik enerjisini çift yönlü aktarım ile şebekeye ileterek elektrik şebekesine destek olabilmektedir. Çift yönlü aktarım sayesinde elektrikli araç bataryalarında bulunan elektrik enerjisini şebekenin yoğun saatlerinde şebekeye aktararak katkı sağlayabilmektedir. Bu konseptte, elektrikli araçlar bir dağıtık üretim sistemi olarak düşünüldüğünden şebekeye bağlantı konumu ve kapasitesi önemli bir problem haline gelmektedir. Bu tez çalışmasında, İYŞİ teknolojisine sahip şarj istasyonlarının elektrik şebekesindeki en uygun konum ve kapasitesini belirlemek için Gri Kurt Optimizasyon Algoritması (GKO), Sinüs Kosinüs Algoritması (SKA) ve Şempanze Optimizasyon Algoritması (ŞOA) algoritmaları kullanılmıştır. Hatta bulunan aktif güç kayıplarını azaltmak için tanımlanan hedef fonksiyon minimize edilmiştir. Optimizasyon yapılırken algoritmalar 34 baralı ve 85 baralı test sistemlerine ayrı ayrı uygulanmış ve GKO, SKA, ŞOA algoritmalarının sonuçları birbiriyle karşılaştırılmıştır. Yapılan benzetimler karşılaştırıldığın da şarj istasyonlarının optimum konum ve kapasitelerine ulaşması için GKO, hem aktif hem de reaktif güç kayıpları açısından diğer algoritmalara göre daha iyi performans göstermiştir.
Bilgisayar kontrollü kazancı ayarlanabilir mikrodalga kuvvetlendirici tasarımı ve prototip uygulama sonuçlarının analizi
Mikrodalga tekniği alanında yapılan çalışmalar, haberleşme sistemleri başta olmak üzere birçok uygulamada önem arz etmektedir. Kazancı ayarlanabilir mikrodalga kuvvetlendirici tasarımları ise özellikle dizi anten sistemlerinde sıklıkla kullanılmaktadır. Bu çalışmada, kazancı dijital olarak ayarlanabilen bir mikrodalga kuvvetlendirici tasarımı yapılmış ve prototip olarak gerçekleştirilmiştir. Mikrodalga kuvvetlendirici için monolitik mikrodalga entegre devre (MMIC) olan SPF5189Z tercih edilerek 50 Hz - 4000 MHz aralığında çalışan kazancı bilgisayar kontrollü olarak ayarlanabilen bir kuvvetlendirici tasarımı gerçekleştirilmiştir. Tasarımı yapılan mikrodalga kuvvetlendirici sistemi ilk olarak breadboard üzerine kurulmuştur. Devrenin düzgün çalıştığı doğrulanarak PCB çizimleri yapılmış ve devre kazıma makinesi ile prototip üretim aşamaları tamamlanmıştır. Gerçekleştirilen mikrodalga kuvvetlendirici sistemi için besleme gerilimini 0.58 ile 1.78 volt arasında değiştiren farklı PWM değerleri bilgisayar kontrollü olarak uygulanarak vektör devre analizörü (VNA) ile kuvvetlendiricinin S-parametrelerinin ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Ölçüm sonuçlarına göre 2.4 GHz frekansında -2.31 dB ile 9.02 dB aralığında kazanç ayarı yapılabilen bir mikrodalga kuvvetlendirici tasarımı elde edilmiştir.
Uyarlanabilir akıllı yüzeyler ile destekli iletişim sistemlerinde farklı gürültü analizleri
Yeni nesil iletişim sistemlerinin gelişen teknolojiyle birlikte, yüksek verimliliğe sahip, yüksek iletim hızı, yüksek kullanıcı kapasitesi gibi özellikleri kapsayacak şekilde tasarlanması planlanmaktadır. Bu sebeple, yeni nesil iletişim sistemlerine aday farklı sistemler geliştirilmeye çalışılmaktadır. Son dönemlerde bu adaylardan en popüleri ve dikkat çekeni uyarlanabilir akıllı yüzey (reconfigurable intelligent surface, RIS) destekli iletişim sistem modelleri olarak ortaya çıkmaktadır. Bu tez çalışmasında, ilk olarak RIS destekli tek atlamaya sahip bir sistem için eklenebilir beyaz genelleştirilmiş Gauss gürültüsü (additive white generalized Gaussian noise, AWGGN) varlığında hata analizleri gerçekleştirilmiştir. Daha sonra, iki kollu seçme birleştirme tekniğini kullanan RIS destekli bir haberleşme sisteminin AWGGN koşullarında hata analizi incelenmiştir. Ele alınan sistem modellerinin Rayleigh sönümlü kanallarda olduğu varsayılmış ve hata analizleri olasılık yoğunluk fonksiyonu temel alınarak gerçekleştirilmiştir. Sistem modellerindeki farklı parametre değerleri ile türetilmiş olan hata ifadelerinin değerlendirmeleri sunulmuştur. Yapılan çalışmalar sonucunda, bu tez kapsamında gerçekleştirilen hata ifadelerinin doğruluğu tam nümerik simülasyonlarla kıyaslanarak gösterilmeye çalışılmıştır.
Tek-dallı optik LOS kanallarda modülasyon teknikleri ve güç analizi
Günümüzde Optik kablosuz iletişim teknolojileri (OWC), radyo frekansı (RF) iletişimi için en önemli alternatif iletişim yöntemlerinden biridir. Radyo Frekansı (RF) haberleşmesinin kısıtlı olması nedeniyle özellikle son yıllarda yüksek hızlı kablosuz haberleşme sistemlerine olan talep ve ihtiyaç gün geçtikçe artmaktadır. Radyo frekansı (RF) haberleşme sistemlerinin; kontrolsüz radyasyon yayınımı, sınırlı bant genişliği, düzenlenmiş frekans gibi sınırlamaların bulunması ve hareketli (mobil) kullanıcı sayısındaki artışa hitap edememesi nedeniyle radyo frekansı (RF) tabanlı iletişim, son yıllarda ciddi bir spektrum sorunu ile karşı karşıya kalınmasına neden olmaktadır. Bunun yanında Görünür ışık iletişimi (VLC), radyo frekansı (RF) ile karşılaştırıldığında, görünür ışık iletişimi (VLC); iletim ortamı için görünür ışık spektrumunda daha yüksek frekans bantları kullanır. Bant genişliği avantajı nedeniyle görünür ışık spektrumunu kullanan VLC, yüksek elektromanyetik parazitlere karşı güçlü direnç ve yüksek iletim hızı sunduğundan daha avantajlıdır. Bu açıdan optik kablosuz iletişim sistemleri (OWC), yeni nesil kablosuz iletişim sistemleri için umut verici bir çözüm olarak görülmektedir.