Bina İçi Enerji Hattı İletişiminde Yeni Bir Kanal Modeli için Sistem Performansının İncelenmesi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Erciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2015
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Yasin Kabalcı
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Ibrahim DEVELİ
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Enerji hattı iletişimi (EHİ), telekomünikasyon ve akıllı şebeke sistemlerinde son zamanlarda büyük önem kazanmış bir konudur. EHİ sistemleri; ses, resim, internet gibi farklı türlerdeki mesaj işaretlerinin mevcut enerji hatları üzerinden iletimini amaçlamaktadır. Diğer kablolu iletişim sistemleri ile karşılaştırılırsa, EHİ sistemlerinin sağladığı en büyük avantaj bu sistemler için yeni bir kanal ortamı kurulumunun gerekmemesidir. Diğer taraftan, enerji hattı ağları üzerinde çalışan kararlı bir iletişim sistemi kurabilmek için öncelikle enerji hatlarının karakteristik özelliklerinin çok iyi araştırılması ve enerji hattı kanalının (EHK) olabildiğince doğru şekilde tanımlanması gerekmektedir. Bu tez çalışmasında, öncelikle Canete EHK modeli üzerinden veri iletimi gerçekleştiren düşük yoğunluklu eşlik denetim (LDPC) kodlamalı dikgen frekans bölmeli çoğullama (OFDM) sistemlerinin bit hata oranı (BHO) başarımları analiz edilmiştir. Ayrıca, bu analizlerde yumuşak ve sert kararlı LDPC kod çözücü yapıların sistem başarımı üzerindeki etkileri farklı kod uzunlukları ve kod oranları da göz önünde bulundurularak detaylı bir şekilde incelenmiştir. Elde edilen BHO başarım sonuçlarından yumuşak kararlı kanı yayılım (Belief Propagation, BP) kod çözücülerin tüm kanal senaryolarında en iyi başarımı sergiledikleri görülmüştür. Ardından, ulusal ölçekte bina içi EHK'nin tanımlanmasına yönelik çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Farklı konum ve ortamlara uygun, genel bir EHK modeli önerebilmek için farklı illerde (Kayseri ve Niğde illerinde) ve üniversite laboratuvarı, ofis, ev gibi değişik alanları kapsayan bina içi ortamlarda uzun süreli pratik kanal ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Deneysel ölçümler gerçekleştirilirken bina içi geniş bant EHİ standardı olan TS EN 50561-1 standardı temel alınmıştır. Ulusal ölçekli EHK modeli, kanal ölçüm sonuçlarına eğri uydurma yöntemleri uygulanarak tanımlanmış ve elde edilen matematiksel ifadenin katsayıları genetik algoritma ve yapay arı koloni algoritması gibi iki güçlü esnek hesaplama yöntemi ile belirlenmiştir. Ulusal ölçekte bina içi EHK modeli tanımlandıktan sonra bu kanal değişimi üzerinden veri ve resim iletiminin gerçekleştirilmesi üzerine çalışmalar yapılmıştır. Bu çalışmalarda ilk olarak, LDPC kodlamalı OFDM sistemin önerilen EHK üzerindeki resim iletim başarımları incelenmiştir. Bu analizlerde kodlamasız ve kodlamalı OFDM sistemleri için elde edilen başarım sonuçları karşılaştırılmış, LDPC kodları sayesinde pratik bir EHK senaryosu üzerinden hem yüksek kalitede görüntü iletiminin sağlanabileceği hem de sistem başarımının oldukça iyileştirilebileceği görülmüştür. Son olarak, güvenlik amacıyla enerji üretim merkezlerinin ve üretim miktarlarının anlık değişimlerinin izlenilmesini sağlayan sözde çevrimsel (QC)-LDPC kodlamalı OFDM sistemleri kullanan bir uzaktan izleme sistemi önerilmiştir. Bu sistemin veri ve resim iletimine ait başarımlarının kapsamlı bir şekilde incelenebilmesi için analizlerde hem farklı mesaj türleri (veri ve resim) hem de çeşitli kod oranlarına sahip farklı QC-LDPC kodları kullanılmıştır. Kodlamasız OFDM sistemleri yerine QC-LDPC kodlamalı OFDM sistemlerinin kullanılması durumunda hem veri hem de resim iletiminde sistem başarımının üstün şekilde iyileştirilebildiği görülmüştür.