Browsing by Author "Başar, Ertuğrul"

Now showing 1 - 8 of 8

Citation Count: 0
İşbirlikli Uzaysal Modülasyon Sistemleri
(2018) Altunbaş, İbrahim; Çelebi, Mehmet Ertuğrul; Aygölü, Hasan Ümit; Başar, Ertuğrul
2015-2018 yılları arasında yürütülmüş olan 114E607 numaralı ve 'İşbirlikli Uzaysal Modülasyon Sistemleri' isimli TÜBİTAK 1001 projesi kapsamında yapılan çalışmalar üç ana iş paketi altında toplanmıştır. Onaylanan Bütçe: İş Paketi 1 kapsamında yüksek bant verimlikli klasik işbirlikli uzaysal modülasyon (SM) sistemlerinin tasarımı gerçekleştirilmiştir. Öncelikle SM sistemlerinde kesinti olasılığı analizi konusunun yeterince incelenmemiş olması nedeniyle hem klasik SM sistemlerinde hem de işbirlikli SM sistemlerinde kesinti olasılığı analizi yapılmıştır. Sonraki çalışmada kuvvetlendir- ve-aktar (AF) ve çöz-ve-aktar (DF) stratejilerine dayalı klasik işbirlikli SM sistemlerinde bütün düğümlerin çok antenli olması durumunda bit hata olasılığı analizi gerçekleştirilmiştir. Bu iş paketi kapsamında ayrıca literatürdeki ilgili açık fark edilerek işbirlikli enerji hasatlama sistemlerinin teorik hata olasılığı çıkarımları yapılmış ve çok-atlamalı işbirlikli iletişim sistemleri için SM çözümlerinin potansiyeli araştırılmıştır. Tam çift-yönlü (full duplex) SM sistemlerinin tasarımı da bu iş paketi kapsamında ele alınmıştır. SM ve uzay kaydırmalı anahtarlama (SSK) sistemlerinde, kanallar-arası girişim problemi ve verici antenlerin senkronize çalışmasına olan gereksinim tamamen ortadan kaldırılmış ve sistem karmaşıklığı azaltılmıştır. Bunun yanı sıra, SM/SSK sistemleri sayesinde, klasik MIMO sistemlerden daha iyi hata başarımı elde edilebilir. Öte yandan, SM/SSK sistemlerde, iletim sırasında tek bir verici anten etkin olduğu için verici anten çeşitlemesi elde edilememektedir. Bu durum, alıcı anten sayısı az iken hata performansında önemli düşüşlere neden olmaktadır. Bu açıdan, çeşitleme yapılarının SM/SSK sistemler ile birlikte uygulanması oldukça önemlidir. İş Paketi 2 kapsamında, klasik ve işbirlikli SM/SSK sistemlerin çeşitleme yapılarıyla birlikte uygulandığı sistemler önerilmekte ve önerilen sistemler için analitik hata olasılığı hesapları yapılmaktadır. İş Paketi 3 kapsamında ise lisanslı (birincil) ve lisanssız (ikincil) kullanıcıların başarımlarını iyileştirmek için işbirlikli iletişim, bilişsel radyo (CR) ve fiziksel katman ağ kodlama (PLNC) teknikleri SM tekniği ile birleştirilerek özgün sistem yapıları ve protokoller önerilmektedir. Her iki kullanıcının birbirlerine olan girişimleri SM yardımıyla yok edilmeye çalışılmakta ve spektrumu adil bir şekilde paylaşmaları amaçlanmaktadır. Önerilen protokollerin kullanıcılar için başarımların matematiksel olarak türetilmekte, sonuçlar bilgisayar benzetim sonuçlarıyla karşılaştırılmaktadır. Ayrıca önerilen protokollerin başarımları referans yapılar ile karşılaştırılarak SM?in sağladığı avantajlar tartışılmaktadır. Projemizin çıktıları 11 uluslararası dergi makalesi, 1 uluslararası kitap bölümü, 12 uluslararası konferans bildirisi ve 8 ulusal konferans bildirisi olarak yayımlanmıştır. Ayrıca proje desteği ile 1 doktora tezi ile 4 yüksek lisans tezi tamamlanmıştır. Sağladığı destekten ötürü TÜBİTAK'a teşekkür etmek istiyoruz.
Citation Count: 0
MIMO-OFDM Tabanlı Görünür Işıkla Haberleşme
(2016) Yeşilkaya, Anıl; Başar, Ertuğrul; Alsan, Hüseyin Fuat; Panayırcı, Erdal
Optik Kablosuz Haberleşme (Optical Wireless Communications (OWC)) sistemleri ve bunun olası bir uygulaması olan Görünür Işıkla Haberleşme (Visible Light Comunications (VLC)), uygulamalarda çok önemli teknik ve operasyonel üstünlükler sağlamaktadır. Sahip olduğu çok yüksek frekans band genişliği, bilgi iletim kapasitesi, elektromanyetik girişimlere karşı yüksek bağışıklığı, uzamsal ortamlarda yüksek oranda güvenli kapanma özelliği ve kapsadığı frekans spektrumunun belli regülasyonlarla düzenlenmemiş olması nedeniyle, gerek OWC ve gerekse VLC sistemleri, çok geniş bir uygulama alanı içinde, radyo tabanlı kablosuz haberleşme sistemlerine bir seçenek olarak veya onların tamamlayıcı niteliğinde karşımıza çıkmaktadır. Ancak, büyük bir potansiyele sahip optik spektrumdan etkin bir biçimde yararlanılabilmesi için yoğun araştırma ve geliştirme çalışmalarına gerek vardır. Bu TÜBİTAKCOST projesi, Optical Wireless Communications -An Emergency Technology adlı COST (4159/10) projesinin bir parçasıdır. COST (4159/10), OWC konusunda disiplinler arası araştırma aktivitelerini yürütmekle görevli bir Avrupa Topluluğu bilimsel platformudur. Kapalı ortamlarda saçılmış veya görüş çizgisi yönünde iletim linki oluşturan kızıl ötesi ve görünür ışık haberleşmesi, son yıllarda yeni bir kablosuz haberleşme teknolojisi olarak karşımıza çıkmaktadır. VLC ürünlerinin pazara çıkmasıyla bunların geleceğinin çok ümit verici olduğu anlaşılmaktadır. VLC ile ilgili standartlaşma IEEE 802.15.7 çalışma grubu tarafından yürütülmüştür ve IEEE standartına uygun ilk VLC ürününün pazara sunulması yakın gelecekte beklenmektedir. Bu ürünün potansiyel uygulama alanları şu şekildedir: (a) kablosuz yerel ağlar (WLAN), (b) hava meydanları, tren istasyonları ve diğer halka açık kritik noktalar (c) uçaklar ve hızlı trenler (d) hastahaneler, müzeler ve sanat galerileri, (e) araç içinde ve araç ile altyapısı oluşturulmuş haberleşme ağları. Araştırma sonuçlarına göre optik kablosuz haberleşme teknolojisinin kullanıldığı diğer alanlarda da VLC yararlı olacaktır. Son on yıl içinde, kablosuz haberleşmenin fiziksel katmanı düzeyinde yürütülen araştırmalar sonucunda çok heyecan verici gelişmelere tanık olunmuştur. Bu gelişmelerden bazılarına çok-girişli-çokçıkışlı (MIMO) haberleşme, dik frekans bölmeli çoğullama (OFDM), uzaysal modülasyon (SM) ve İndis Modülasyonlu OFDM (OFDM-IM) teknikleri ve düşük hesaplama karmaşıklığına sahip kanal kestirim, kanal denkleştirme ve veri sezim algoritmaları sayılabilir. Bu özgün yaklaşımlardan bazıları günümüzde uluslararası kablosuz haberleşme standartlarları içinde yerini almış ve ticari ürün olarak kablosuz RF pazarına sunulmuştur. Bu projenin temel amacı, MIMO, OFDM ve SM gibi fiziksel katman yöntem ve tekniklerini kullanarak, yüksek hızda veri iletimini sağlayan güvenilir, dış etmenlerden etkilenmeyen ve optimal yapıda bir görünür ışıkla haberleşme sistem tasarımını gerçekleştirmektir. Bu kapsamda şu temel araştırma konuları üzerinde yoğunlaşılacaktır: ? Kablosuz RF haberleşmesinde başarı ile kullanılan MIMO-OFDM, MIMO-SM ve OFDM-IM tekniklerini uygulayarak yeni ve özgün VLC sistemleri teklif edilecek ve geliştirilecektir. Bu tekniklerin VLC sistemlerine uygulanmasında, özellikle RF ve VLC haberleşme sistemlerinde karşılaşılan sinyal formatlarındaki farklı yapılardan dolayı, çok ilginç ve zorlu araştırma problemleriyle karşılaşılmaktadır; ? Kızılötesi/görünür-ışık kanalların, fiziksel özelliklerinin de yansıtıldığı, gerçek optik kanal modellerinin matematiksel yöntemlerle geliştirilmesi; ? İleri sinyal işleme tekniklerinden yararlanarak, görüş çizgisi yönünde propagasyon yapmayan (NLOS) VLC sistemleri için, çok yollu kanalın neden olduğu simgelerarası girişimlerin etkisini azaltmak için, yeni ve özgün kanal kestirim ve kanal denkleştirme algoritmalarının geliştirilmesi; ? Geliştirilen kanal kestirim algoritmalarının doğruluğunun VLC başarımına etkilerinin bilgi kuramı yardımı ile belirlenmesi; Bu, kanalda oluşan çeşitli kanal gürültü modelleri (Gauss, Poisson, shot gürültüsü vs. gibi) ve alıcıda farklı kanal durum bilgileri varsayımları altında sistem hata başarımının analitik olarak belirlenmesi süreçlerini içermektedir;Tasarlanacak sistemlerin başarımları çeşitli gürültü ve kanal modellerini içeren gerçekçi haberleşme senaryoları için ayrıntılı bilgisayar benzetimleri ile belirlenecektir. Bu benzetim çalışmalarında, alıcı duyarlığı, alıcı/vericilerin doğrusal-olmayan (non-linear) rejimlerde çalışması, anten yayılım hüzmelerindeki sapmalar, ortam koşulları gibi uygulamalada karşılaşılan türlü sorunların haberleşme sistemin başarımına olası etkileri dikkatle incelenecektir
Citation Count: 1
Optical Spatial Modulation OFDM System Design
(IEEE, 2016) Cihan, Salih Bilge; Başar, Ertuğrul; Panayırcı, Erdal
In this paper a new optical orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) method is proposed for multiple-input multiple-output (MIMO) visible light communications (VLC) systems. In the new scheme non-DC biased optical OFDM (NDC-OFDM) and optical spatial modulation (OSM) methods are combined to obtain a novel optical OFDM scheme which has a better error performance. The new scheme is named as non-DC biased optical spatial modulation OFDM (NDC-OSM-OFDM). It is shown via computer simulations that the proposed scheme achieves better bit error rate (BER) performance than DC-biased optical spatial modulation OFDM (OSM-OFDM-DC) asymmetrically clipped optical spatial modulation OFDM (OSM-OFDM-AC) and NDC-OFDM.
Citation Count: 734
Orthogonal Frequency Division Multiplexing With Index Modulation
(IEEE-INST Electrical Electronics Engineers Inc, 2013) Başar, Ertuğrul; Aygölü, Ümit; Panayırcı, Erdal; Poor, H. Vincent
In this paper a novel orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) scheme called OFDM with index modulation (OFDM-IM) is proposed for operation over frequency-selective and rapidly time-varying fading channels. In this scheme the information is conveyed not only by M-ary signal constellations as in classical OFDM but also by the indices of the subcarriers which are activated according to the incoming bit stream. Different low complexity transceiver structures based on maximum likelihood detection or log-likelihood ratio calculation are proposed and a theoretical error performance analysis is provided for the new scheme operating under ideal channel conditions. Then the proposed scheme is adapted to realistic channel conditions such as imperfect channel state information and very high mobility cases by modifying the receiver structure. The approximate pairwise error probability of OFDM-IM is derived under channel estimation errors. For themobility case several interference unaware/aware detection methods are proposed for the new scheme. It is shown via computer simulations that the proposed scheme achieves significantly better error performance than classical OFDM due to the information bits carried by the indices of OFDM subcarriers under both ideal and realistic channel conditions.
Citation Count: 11
A Reliable Successive Relaying Protocol
(IEEE-INST Electrical Electronics Engineers Inc, 2014) Panayırcı, Erdal; Aygölü, Ümit; Panayırcı, Erdal; Poor, H. Vincent
Successive relaying has recently emerged as an effective technique for cooperative networks and provides significant improvements in bandwidth efficiency over traditional relaying techniques ;however to achieve full-diversity the available successive relaying protocols generally assume noise-free sourcerelay and interference-free inter-relay channels. In this paper a novel successive relaying protocol is proposed for N-relay wireless networks by removing these optimistic assumptions. The proposed protocol benefits from distributed space-time block codes (STBCs) with coordinate interleaving and relay selection. It achieves a diversity order of two and high transmission rate under realistic network conditions with single-symbol maximum likelihood (ML) detection. A general N-relay signaling protocol is presented and specific design examples are given for N = 2 3 and 4-relay cooperative networks. The average symbol error probability (ASEP) is analytically derived and shown to match with computer simulation results. It is also shown via computer simulations that the proposed scheme achieves significantly better error performance and is more robust to channel estimation errors than its counterparts given in the literature under realistic network conditions.
SISO - MIMO applications and analysis of visible light communications systems
(Kadir Has Üniversitesi, 2016) Erküçük, Serhat; Panayırcı, Erdal; Erküçük, Serhat; Başar, Ertuğrul
Rapid development in technology and increasing necessity to reach information instantaneously saturates RF bands rapidly. Because of that, it can be seen that we are gradually approaching upper limits of the band. It can said that, operating beyond that upper limit would be hard and unfeasible for 5th generation mobile systems (5G). At this point, it is needed to develop alternative telecommunication systems to RF technology. VLC could be the most appropriate and appealing solution for researchers due to its unregulated visible light band. In this context, determination of the real VLC channel models would play vital role on bit error rate performance of the communication systems. The main objective of this thesis is to introduce this novel and interesting topic to the the researchers and investigating performances of SISO and MIMO OFDM based VLC systems in realistic channel models obtained in Zemax environment. Besides, novel transmission model is proposed in the thesis and analyzed and simulated in great detail. Obtained performances of SISO-MIMO OFDM based VLC systems are compared with reference systems and conclusions are offered about the results.
Citation Count: 310
Space-Time Block Coded Spatial Modulation
(IEEE-INST Electrical Electronics Engineers Inc, 2011) Başar, Ertuğrul; Aygölü, Ümit; Panayırcı, Erdal; Poor, H. Vincent
A novel multiple-input multiple-output (MIMO) transmission scheme called space-time block coded spatial modulation (STBC-SM) is proposed. It combines spatial modulation (SM) and space-time block coding (STBC) to take advantage of the benefits of both while avoiding their drawbacks. In the STBC-SM scheme the transmitted information symbols are expanded not only to the space and time domains but also to the spatial (antenna) domain which corresponds to the on/off status of the transmit antennas available at the space domain and therefore both core STBC and antenna indices carry information. A general technique is presented for the design of the STBC-SM scheme for any number of transmit antennas. Besides the high spectral efficiency advantage provided by the antenna domain the proposed scheme is also optimized by deriving its diversity and coding gains to exploit the diversity advantage of STBC. A low-complexity maximum likelihood (ML) decoder is given for the new scheme which profits from the orthogonality of the core STBC. The performance advantages of the STBC-SM over simple SM and over V-BLAST are shown by simulation results for various spectral efficiencies and are supported by the derivation of a closed form expression for the union bound on the bit error probability.
Citation Count: 11
Space-Time Block Coding for Spatial Modulation
(IEEE, 2010) Başar, Ertuğrul; Aygölü, Ümit; Panayırcı, Erdal; Poor, H. Vincent
Space-time block coded spatial modulation (STBC-SM) which employs space-time block coding (STBC) for spatial modulation (SM) is proposed as a new multiple-input multiple-output (MIMO) transmission scheme. In the STBC-SM scheme the transmitted information symbols are expanded not only to the space and time domains but also to the spatial (antenna) domain therefore both core STBC and antenna indices carry information. A general framework is presented for the design of the STBC-SM scheme for any number of transmit antennas. The proposed scheme is optimized by deriving its diversity and coding gains to exploit the diversity advantage of STBC. A low-complexity maximum likelihood (ML) decoder is given for the new scheme. It is shown by computer simulations that STBC-SM provides approximately 3-5 dB (depending on the spectral efficiency) better error performance than SM and V-BLAST systems.