| dc.description.abstract | Today’s technology has begun to improve very fast and communication technology tries to adapt this positive change. Bigger bandwidths become a strong requirement for improved communication technology. In order to satisfy these requirements, RF 5G technology has been developed which promises a faster communication experience for end users. Faster communication not only requires bigger bandwidths but also requires a reliable and robust connection between end users. However, it is not possible to meet the new RF 5G requirements with old communication techniques since 5G aims to operate at 1 Ghz and above which brings problems as multipath, scattering due to the increase in radio frequency. Fortunately, 5G community has solved these multipath and scattering problems in the data link layer.
In underwater acoustic communication, the most challenging tasks are to recover incoming signal from multipath and scattering effects and without a state of the receiver design, it is very hard to communicate. However, we noticed that the multipath and scattering problems of RF 5G technology which arises due to the increase in frequency are the also the basic problems of Underwater communication systems. RF 5G technology has solved this problem in the data link layer by using OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) as a modulation scheme which has started to be used with the introduction of 4G technology together with Polar Codes as forward error coding of control channel[29]. Therefore, we decided to create a state-of-the-art system that combines data link layer of RF 5G technology with best underwater acoustic (UWA) communication techniques to overcome multipath and scattering problems of UWA and we called this system Underwater 5G technology.
In this thesis, in order to construct a real time operating end to end UWA system we combined many successful telecommunication techniques of both RF and UWA communication. This system, which is called Underwater 5G technology, is prepared on MATLAB with System Generator blocks therefore it can be directly implemented on Xilinx’s FPGAs. We explained every step of the design and cleared the reasons of why the specific modules are used. In this way, the users of the system can tune the parameters according to their system performance requirements.
Underwater 5G Technology has a robust design that can establish a reliable connection at very noisy channels. As the performance criteria, the system can communicate at 7 dB SNR (Signal to Noise ratio) with very low bit error rate. These ratings are nearly hundred times better than similar works on the literature [11]. Underwater 5G technology not only better in terms of performance criteria but also it is more applicable with its easy design parameters.
Günümüzde teknoloji çok hızlı gelişmeye başladı ve haberleşme teknolojisi bu olumlu değişime uyum sağlamaya çalışıyor. Daha büyük bant genişlikleri, gelişmiş bir haberleşme sistemi için en önemli gereksinimlerden birini oluşturmuş durumda. Bu gereksinimleri karşılamak için, son kullanıcılara daha hızlı bir haberleşme deneyimi vaat eden RF 5G teknolojisi geliştirildi. Daha hızlı iletişim yalnızca daha fazla bant genişliği gerektirmekle kalmaz, aynı zamanda son kullanıcılar arasında güvenilir ve sağlam bir bağlantı gerektirir. Ancak 5G'nin 1 Ghz ve üzerinde çalışmayı hedeflemesi, radyo frekansının artması nedeniyle kullanıcıya birden fazla sayıda ulaşma, yayılma ve saçılma gibi sorunları beraberinde getirdiği için eski iletişim teknikleriyle yeni RF 5G gereksinimlerini karşılamak mümkün değildir. Neyse ki 5G topluluğu, veri bağlantı katmanındaki bu çok yollu ve saçılma sorunlarını çözdü.
Sualtı akustik iletişiminde ise en zorlu görevler, gelen sinyali çok yollu ve saçılma etkilerinden kurtarmaktır. Kullanılan almaç tasarımında mükemmel bir mimari kurmadan, gelen verileri anlamlandırmak ve iletişim kurmak oldukça zordur. Ancak RF 5G teknolojisinin frekans artışına bağlı olarak ortaya çıkan çok yollu ve saçılma problemlerinin aynı zamanda Sualtı iletişim sistemlerinin temel problemleri olduğunu fark ettik. RF 5G teknolojisi, veri bağlantı katmanının kontrol kanalında ileri yönlü hata düzeltme algoritması olarak Polar Kodları, 4G teknolojisinin tanıtılmasıyla kullanılmaya başlanan modülasyon şeması OFDM'i (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) ile kullanarak bu sorunu çözmüştür. Bu nedenle, Sualtı akustik kanalda meydana gelen çok yollu ve saçılma problemlerinin üstesinden gelmek için RF 5G teknolojisinin veri bağlantı katmanındaki uygulanabilir tekniklerini, en iyi su altı akustik haberleşme teknikleriyle birleştiren son teknoloji bir sistem oluşturmaya karar verdik ve bu sisteme Sualtı 5G teknolojisi adını verdik. Bu tezde, gerçek zamanlı çalışan bir uçtan uca sualtı akustik haberleşme sistemi oluşturmak için hem kablosuz haberleşmede hem de sualtı haberleşmesinde kullanılan birçok başarılı telekomünikasyon tekniğini birleştirdik. Sualtı 5G teknolojisi olarak adlandırdığımız bu sistemi, MATLAB üzerinde System Generator blokları ile hazırlandık, bu sayede sistemimiz Xilinx'in FPGA'ları üzerinde doğrudan uygulanabilir hale geldi. Tasarımın her adımını ve kullanılan modüllerin neden kullanıldığının açıkladık. Bu şekilde, sistem kullanıcıları parametreleri sistem performans gereksinimlerine göre ayarlayabilirler.
Sualtı 5G Teknolojisi, çok gürültülü kanallarda güvenilir bir bağlantı kurabilen sağlam bir tasarıma sahiptir. Performans kriteri olarak, sistem düşük hata yapma oranıyla 7 dB Sinyal Gürültü oranı olan kanallarda iletişim kurabilir. Aynı gürültüye sahip ortamlardaki hata oranları, literatürdeki benzer çalışmalardan neredeyse yüz kat daha iyi performansa sahiptir. Sualtı 5G teknolojisi sadece performans kriterleri açısından daha iyi değil, aynı zamanda kolay tasarım parametreleri ile daha uygulanabilir bir sistem konumundadır. | en_US |
