FBE- Telekomünikasyon Mühendisliği Lisansüstü Programı - Yüksek Lisans
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Son Başvurular
1 - 5 / 169
-
ÖgeKarıştırma saldırılarında OFDM-IM tekniğinin performansı(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2020-07-17)Son yıllarda gerçekleşen teknolojik gelişmeler nedeniyle veri trafiğinde önemli bir artış yaşanmıştır. Bu hız ihtiyacını karşılamak için dik frekans bölmeli çoğullama (orthogonal frequency division multiplexing, OFDM) tekniği Wi-Fi, LTE, LTE Advanced ve 5G New Radio (NR) gibi birçok telsiz haberleşme standardında kullanılmaktadır. OFDM tekniği sayesinde frekans seçici kanallarda meydana gelen simgeler arası girişimin etkisini azaltmak mümkündür. Ayrıca FFT bloğu sayesinde OFDM tekniği daha basit donanımlar kullanılarak gerçeklenebilir. Ayrıca çoklu-giriş çoklu-çıkış (multiple-input multiple-output, MIMO) teknikleri de artan hız ihtiyacını karşılamak için yaygın olarak kullanılmaktadır. Son yıllarda klasik MIMO yapılara alternatif olarak uzaysal modülasyon (spatial modulation, SM) tekniği araştırılmaktadır. Klasik SM tekniğinde her iletim aralığında yalnızca bir tane anten aktiftir. Bu teknik, bilgi bitlerinin iletimi için hem klasik genlik ve faz modülasyonlarını kullanırken hem de aktif anten indisinden yararlanmaktadır. SM tekniğinde bilgi biti iletimi için kullanılan aktif anten indisi prensibi OFDM tekniğinde alt taşıyıcılar için uygulanabilir. İndis modülasyonlu dik frekans bölmeli çoğullama (orthogonal frequency division multiplexing with index modulation, OFDM-IM) tekniği bilgi iletimi için hem klasik genlik ve faz modülasyonlarını hem de gelen bilgi bitlerine göre belirlenen aktif alt taşıyıcı indislerini kullanmaktadır. OFDM-IM tekniği bilgi iletiminde indis modülasyonundan yararlandığı için aynı bant verimliliği altında bit hata oranı (bit error rate, BER) performansı OFDM tekniğinden daha iyidir. Bilgi güvenliği, haberleşme sistemlerinde göz ününde bulundurulan önemli tasarım parametrelerinden biridir. Özellikle telsiz kanalın yetkili olmayan (illegitimate) birimlere de açık olmasının oluşturduğu zafiyet, telsiz haberleşme sistemlerinde güvenlik önlemlerinin anahtar paylaşımı yanında fiziksel katman etrafında yoğunlaşmasını gerekli kılmaktadır. Bu sebeple bir telsiz haberleşme sisteminin gizli dinleme (eavesdropping), karıştırma (jamming) ve yanıltma (spoofing) gibi fiziksel katman üzerinden gerçekleştirilen saldırılara karşı güvenli olması hedeflenir. Literatürde geniş bant karıştırma (barrage jamming, BJ), kısmi bant karıştırma (partial band jamming, PBJ), tek ton karıştırma, çok ton karıştırma, pilot işarete saldırı gibi farklı saldırı türleri için OFDM tekniğinin performansını inceleyen bir çok çalışma bulunmaktadır. Bildiğimiz kadarıyla karıştırma saldırısı durumunda OFDM-IM tekniğinin performansını inceleyen bir çalışma bulunmamaktadır. Bu tez kapsamında literatürdeki bu eksikliğin kapatılması için OFDM-IM tekniğinin performansı BJ ve PBJ saldırıları durumunda detaylı olarak incelenmiştir. Karıştırma saldırısı durumunda OFDM-IM sisteminin yüksek işaret-karıştırma oranı (signal-to-jamming ratio, SJR) değerlerinde OFDM'e göre daha iyi BER performansı sağladığı gösterilmiştir. Düşük SJR değerlerinde ise OFDM tekniği OFDM-IM'e göre daha iyi BER performansı sağlamaktadır. Ayrıca, yüksek SJR değerlerinde PBJ'nin BJ'ye göre sistemin BER performansını daha çok bozduğu, düşük SJR değerlerinde ise BJ'nin PBJ'ye göre sistemin BER performansını daha çok bozduğu gösterilmiştir. PBJ saldırısı durumunda OFDM-IM sisteminin BER performansını en fazla bozacak olan karıştırıcı-işaret bant genişliği oranı teorik olarak bulunmuştur. Ayrıca esnek karıştırma (arbitrary jamming, AJ) olarak adlandırılan yeni bir karıştırma modeli önerilmiştir. Bu modelde bulunan karıştırma katsayıları değiştirilerek AJ ile OFDM-IM sisteminde yer alan her bir alt taşıyıcıya farklı güçle saldırmak mümkündür. BJ, PBJ ve AJ saldırısı durumunda OFDM-IM sisteminin BER performansı için yüksek işaret-gürültü oranı ve işaret-karıştırma oranı bölgesinde sıkı olan bir teorik üst sınır türetilmiştir. Telsiz haberleşme sistemlerinde kanal kestirimi önemli bir problemdir. Literatürde SM ve OFDM teknikleri için kanal kestirimi konusunda çeşitli çalışmalar bulunmaktadır. Ancak, OFDM-IM tekniği için kanal kestirimi problemini araştıran çalışmaların sayısı yetersizdir. Bu tez kapsamında OFDM-IM sistemine pilot işaret eklenerek karıştırıcının hem bilgi bitlerini ileten OFDM-IM bloğuna hem de pilot işarete saldırdığı durumda, sadece pilot işarete saldırdığı durumda ve sadece bilgi bitlerini taşıyan OFDM-IM bloğuna saldırdığı durumda en küçük kareler (least square, LS) ile lineer minimum ortalama karesel hata (linear minimum mean squared error, LMMSE) kanal kestirim algoritmalarının performansa etkisi araştırılmıştır. Karıştırma saldırısı durumunda LMMSE tekniğinin LS tekniğine göre daha yüksek performansla çalıştığı ve özellikle pilot işaretlere yapılan saldırılara karşı LMMSE tekniğinin LS tekniğine karşı üstünlüğünün çok fazla olduğu gösterilmiştir. Telsiz kanalda çalışan haberleşme sistemlerinde performansı arttırmanın bir yolu da kanal kodlama kullanmaktır. OFDM-IM sisteminin karıştırma saldırılarına karşı dayanıklılığını arttırmak için düşük yoğunluklu eşlik denetim (low density parity check, LDPC) kodları ve blok serpiştirici kullanılmıştır. OFDM-IM ile OFDM sistemlerinin performansı çeşitli kodlama oranları, farklı kod sözcük uzunlukları ve LDPC kod çözücüde farklı algoritmalar kullanıldığı durumlar için bilgisayar benzetimleri yardımıyla detaylı olarak karşılaştırılmıştır. Karıştırma saldırısı durumunda OFDM-IM sistemi için logaritmik olabilirlik oranı (log – likelihood ratio, LLR) hesabı incelenmiştir. LDPC kodlamalı OFDM-IM'in BJ saldırılarına kıyasla PBJ saldırılarına karşı daha dayanıklı olduğu gösterilmiştir. R=1/2 kodlama oranı kullanıldığında BJ saldırısı durumunda OFDM sisteminin OFDM-IM sistemine göre daha iyi bir BER performansına sahip olduğu gözlemlenmiştir. R=3/4 kodlama oranı kullanıldığında ise BJ durumunda OFDM-IM sisteminin BER performansı OFDM sisteminin BER performansına göre daha iyi olmaktadır. Özetle yüksek veri hızlarında OFDM-IM sistemi OFDM sistemine göre BJ saldırılarına karşı daha dayanıklıdır. R=3/4 kodlama oranı için alıcıda logaritmik toplam-çarpım algoritması (logarithmic sum-product algorithm, Log-SPA) yerine Log-Min-Sum algoritması kullanılması durumunda BJ saldırısı altında OFDM-IM sisteminin OFDM sistemine karşı BER performansı üstünlüğünün arttığı gösterilmiştir. Ayrıca Log-SPA ve Log-Min-Sum'ın basitçe değiştirilmiş bir türü olan zayıflatılmış Log-Min-Sum (Att-Log-Min-Sum) algoritmalarının performanslarının birbirine çok yakın olduğu gösterilmiştir. Kodlamalı OFDM-IM ve OFDM sistemlerinin performansı kanal kestirim hatası olduğu durum için de kıyaslanmıştır. Kanal kestirimi hatası durumunda ve BJ saldırısı altında hem R=1/2 hem de R=3/4 kodlama oranları için OFDM-IM sisteminin BER performansının OFDM sisteminden daha iyi olduğu gösterilmiştir. Literatürde bant verimliliği sabit kalacak şekilde klasik OFDM-IM'de kullanılan modülasyon derecesini değiştirerek BER performansını arttıran çeşitli yöntemler önerilmiştir. Bu tez kapsamında klasik OFDM-IM'de kullanılan modülasyonlu işaretlerin daha yüksek dereceli modülasyonlu işaretler ile yer değiştirdiği yüksek modülasyon dereceli OFDM-IM (higher order OFDM-IM, HO-OFDM-IM) tekniğinin BER performansı karıştırma saldırısı durumunda incelenmiştir. Saldırı olmadığı durumda kodlamasız HO-OFDM-IM'in, OFDM ve OFDM-IM'e göre orta ve yüksek SNR bölgesinde daha iyi BER performansına sahip olduğu gösterilmiştir. Ayrıca HO-OFDM-IM, OFDM-IM'e göre düşük SNR bölgesinde de daha iyi bir BER performansına sahiptir. BJ saldırısı durumunda kodlamasız HO-OFDM-IM tekniğinin OFDM ve OFDM-IM'e göre daha iyi BER performansına sahip olduğu gösterilmiştir. Kodlama kullanıldığında, R=1/2 için BJ durumunda hem HO-OFDM-IM hem de OFDM'in OFDM-IM'den daha iyi bir BER performansına sahip olduğu gösterilmiştir. OFDM'in BER performansı ise HO-OFDM-IM'den biraz daha iyidir. R=1/2 kodlama oranı için saldırı olmadığı durumda ve BJ durumunda OFDM HO-OFDM-IM'den biraz daha iyi bir BER performansına sahip olmasına rağmen, PBJ saldırısı durumunda HO-OFDM-IM sisteminin OFDM'e göre daha iyi bir BER performansına sahip olduğu gösterilmiştir. R=3/4 kodlama oranı kullanıldığında ise hem BJ hem de PBJ durumlarında HO-OFDM-IM'in hem OFDM hem de OFDM-IM'den daha iyi bir BER performansına sahip olduğu gösterilmiştir. Ayrıca kodlamalı HO-OFDM-IM sisteminin PBJ saldırılarına, BJ saldırılarına kıyasla daha dayanıklı olduğu gözlemlenmiştir.
-
ÖgeNeural network based multi-carrier receiver design and doppler estimation(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2020)Recently, various industry applications have been developed in line with the needs of the society in accordance with the changing lifestyle. Applications such as virtual and augmented reality, remote surgery, fully autonomous systems and holographic reflection will cause various changes in communication systems. Current technology is insufficient to meet the increasing traffic needs demanded by these applications. Also, a reduction in the amount of delay is required for these applications. In this context, communication systems must be updated with new generation techniques. Artificial intelligence is one of the rapidly developing fields of computer science in the past decade. This study includes telecommunication applications of AI discipline. In the first stage of the thesis, the receiver design of single carrier systems has been made with artificial neural network. This section is an introduction for the purpose of interpreting and reasoning the artificial neural network structure in multi-carrier systems. In the second stage of the thesis, artificial neural network based receiver design is focused for multi-carrier wireless communication system. First, a modular unified transmitter structure is designed that combines orthogonal and non-orthogonal multi-carrier systems. Symbols are produced through the modulation matrix at the transmitter. These symbols are then transmitted from the transmitter to the receiver, passing through multi-path wireless channel. 1D CNN, 2D CNN and MLP based architectures are used to detect symbols sent from the transmitter. In this study, 2D CNN architecture was evaluated for the first time. In addition, in previous studies, channel equalization is performed as a preprocess in the receiver, while in this study, detection procedures are performed without channel equalization in the receiver design. Likewise, in the previous studies, after the symbols passed from the channel equalization, they are subjected to coarse detection and given to the neural network. The performances of the algorithms are evaluated on OFDM and GFDM multi carrier systems. The results are compared with classical techniques such as MF, ZF, MMSE. In the third stage of the thesis, Doppler frequency shift, which is an important parameter of the wireless channel and significantly affects the performance of the wireless communication system, has been detected with SCF and artificial neural network without any prior knowledge. Within the scope of the study, it is explained how to estimate the doppler frequency without the need for prior knowledge or signal and it have made blind for the first time in the literature. SCF is used to extract the statistics of the signal, and Regression CNN is used to estimate the parameter with these statistics. The performance of the algorithm is tested with a dataset containing analog modulations and results are shown.
-
ÖgeYakın alan sayısal kodlu radar sistemi tasarımı ve benzetimi( 2020-05)Bu tez çalışmasında, tasarımı yapılan radar sistemi için radarın yakın alan çevresinde (yaklaşık 100-200 metre menzilinde) bulunan hedeflerin menzilini tespit edebilmesi amacıyla kullanabileceği sayısal kodlu dalga formu önerilmiştir ve alıcı yapısı oluşturularak işaret işleme algoritması tasarlanmıştır. Tasarımı ve benzetimi yapılacak radar sistemi bir verici, bir alıcı ve bir sinyal işleme yapısından oluşmaktadır. Radar işaret formunun yapısı ve özellikleri, bir radar sisteminin tasarımı ve performansı ile ilgili en önemli etmenlerin başında yer almaktadır. Radar sistemleri, dalga formu olarak sürekli veya darbeli dalga formlarını modülasyonlu veya modülasyonsuz olarak kullanabilmektedir. Radarın performansını arttırmak veya radara yeni yetenekler kazandırmak amacıyla radar dalga formları farklı modülasyon yöntemleri ile modüle edilebilir. Bu kapsamda, dalga formlarına uygulanacak modülasyon teknikleri ise analog ve sayısal olarak sınıflandırılmaktadır. Dalga formu tasarımı gerçekleştirilirken işaret gürültü oranı (SNR: Signal to Noise Ratio) ve menzil çözünürlüğü parametreleri ile birlikte bant genişliği, örnekleme hızı, güç, yan lob seviyeleri gibi gereksinimler ve kısıtlar da dikkate alınır. Bu parametrelerden menzil çözünürlüğü, radarın menzilindeki hedefleri birbirinden ayırt etme kabiliyeti olarak nitelendirilir. Modülasyon tekniklerinden yararlanarak radar dalga formunun bant genişliği arttırılabilir, böylelikle darbenin genişliği azaltılmadan dalga formu için daha iyi bir menzil çözünürlüğü elde edilir. Bu teknikler, analog ve sayısal olmak üzere iki türde olan darbe sıkıştırma teknikleri ile birlikte radar dalga formlarına uygulanabilmektedir. Analog darbe sıkıştırma teknikleri, doğrusal ve doğrusal olmayan frekans modülasyonlu yöntemlerden oluşmaktadır.
-
ÖgeThe derivation of dielectrical breast models from MRI images for breast cancer detection(Institute of Science And Technology, 2011-06-15)In this study, the objective is the investigation of the electrical properties? variations in the breast tissues in order to exhibit the heterogeneity of the breast tissues and the dispersive nature of the dielectric properties across the breast. In line with this purpose, MRI based breast models, which will presumably assist the breast cancer research carried out at microwave frequencies, were constructed. For precise results, several imaging processes such as the application of various smoothing and edge detection filters to the MRI images, which were obtained from Euromed Radiology Centre and Maltepe University, took place and MRI intensity values were transformed into uniform grids of dielectric values by using the MRI intensity histograms. Histograms were utilized in interpreting the tissue distribution of the relevant breast image and Gaussian curves were plotted to perceive the diversity between the two baseline breast tissue types, namely fibroglandular and fatty tissues. Then, the Gaussian mixture model and the basic statistical definitions were used in order to determine the intensity intervals. Afterwards, the intensity intervals computed were matched with the tissue?dependent dielectric intervals, subsequently, the intensity values were mapped to dielectric values, namely, dielectric constants and conductivity values, via piecewise linear interpolation and cubic spline interpolation. The dielectric distributions obtained from both of the approaches are compared and the resulting figures and graphs are illustrated here. Consequently, it is noticed that the piecewise linear interpolation results in a more scattered dielectric value distribution whereas cubic spline interpolation depicts a high contrast between the tissue regions. It is deduced that both of the methods give efficient results and realistic electrical breast models can be obtained from MRI images via these methods.
-
ÖgeUzaktan algılamada görüntü birleştirme algoritmalarının karşılaştırılması(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013)1972'de ilk yeryüzü gözlem uydusu Landsat-1'in hizmet vermeye başlamasından bu yana uydu teknolojileri çok gelişmiş olmasına rağmen optik uzaktan algılamada, fiziksel ve teknolojik limitler sebebiyle, bazı uydu algılayıcıları algılanan bölgenin ve/veya bölgedeki cisimlerin özelliklerinin ön plana çıkmasını (çeşitli spektral bandlarda algılama yaparak) spektral olarak sağlarken, kimi algılayıcılar ise bu ayrışımı mekansal olarak sağlamaktadır.Görüntü birleştirme algoritmaları sayesinde, pankromatik (monokromatik) algılama yapan yüksek mekansal detaya sahip olan görüntüler ile yüksek spektral çözünürlüğe sahip multispektral (elektromanyetik görünür bölge) görüntülerin bilgilerinin birleştirilerek spektral ve mekansal çözünürlüğü yüksek görüntüler elde edilmesi konusunda çeşitli çalışmalar gerçekleştirilmiş olup farklı modeller üzerinden sonuç görüntüleri elde edilmiştir. Elde edilen görüntülerle ilgili esas alınan bu problemin iki boyutlu bir enterpolasyon problemi olarak ele alınmasının gerekliliği ve füzyon dahilinde bağımsız görüntülerde yer alan spektral veya mekansal çözünürlüğün tam anlamıyla sonuç görüntülerine aktarılamaması sorunu yer almaktadır.Yapılan çalışmalarda zaman içerisinde bu görüntülerin başarımı ile ilgili ölçütler de tanımlanmış olup ilgili çalışmada, 1980'lerden günümüze geliştirilmiş bu yapıların uzaktan algılamada görüntü birleştirme üzerine çalışan akademik grupların kabul etmiş olduğu dört ana kategoride incelenmiş olup bu kategoriler: modülasyon bazlı, bileşen değişim, çoklu çözünürlük analizi ve karma yöntemler olarak adlandırılmaktadır.Modülasyon bazlı yöntemde Brovey yöntemi incelenmiş olup, bileşen değişim yönteminde PCA, IHS, Gram-Schmidt yöntemleri ele alınmıştır. Çoklu çözünürlük analizinde frekans bölgesinde süzgeçleme ve Wavelet yöntemleri ifade edilmiş; karma yöntemlerde ise bileşen değişim yöntemleri olan IHS ve PCA ile Wavelet birlikte kullanılarak görüntü birleştirme gerçekleştirilmiştir.Detaylı olarak gösterilen bu yapıların görüntü birleştirme topluluğunun kabul etmiş olduğu kalite değerlendirme yöntemleri üzerinden karşılaştırmalı analizi yapılmış olup İstanbul Teknik Üniversitesi içerisinde kurulmuş olan Türkiye'nin ilk uydu yer istasyonu olan Uydu Haberleşmesi ve Uzaktan Algılama Uygulama Araştırma Merkezi (UHUZAM) bünyesinde algılanan SPOT 4 uydu görüntülerinin birleştirilmesi ile ilgili olarak araştırmalarda ve çalışmalarda kullanılabilecek alternatif bir model amaçlanmaktadır.