İyonkürede dalga yayılımı modellemesi için ışın izleme algoritmalarının grafik işlemci birimleri ile paralel işlenmesi
GPU parallel computing of ray tracing algorithms for modeling wave propagation in the ionosphere
Yazar: ATİLLA KAÇAR
Danışman: DOÇ. DR. CENK TOKER
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Kısa Dalga (KD) haberleşmesinde uzak mesafe sinyal iletimi iyonküre üzerinden gerçekleştirilmektedir. İyonküre, yeryüzünden yaklaşık 80 km ile 1100 km yükseklik arasında kalan alanı belirtir ve çoğunlukla iyonlar ve serbest elektronlardan oluşmaktadır. İyonküredeki bu plazma ortamı içinden geçen elektromanyetik dalgalarla bu plazma ortamı
etkileşime girerek dalganın yönü, gücü, hızı ve polarizasyonu etkilenir. İyonküredeki elektron yoğunluğu coğrafi konum, zaman, yükseklik ve sıcaklık gibi birçok etmene bağlı olarak sürekli değişim göstermektedir. KD haberleşmesinde vericiden çıkan sinyal iyonküreye girdikten sonra burada kırılım ve saçılım mekanizmaları yoluyla eğri bir yol üzerinden alıcıya ulaşır. Bu tez çalışması ile KD haberleşmesinde kullanılan ışın izleme algoritmalarının grafik işlemcilerle paralel programlanabilmesi hedeflenmiştir. Yapılan çalışmalarda ilk olarak, birbirinden bağımsız gönderilecek sinyallerin iyonküre içinde ışın izleme algoritmaları ile ilerleme işlemleri
incelenmiştir. Sonrasında, kırılım ve saçılım modelleri paralel programlama için yeniden gözden geçirilip, yazılımsal faaliyetler gerçekleştirilmiştir. Bu faaliyetler sonucunda elde edilen verilerin tutarlılığı test edilip, süre ölçümleri yapılmıştır. Yapılan çalışmalar sonrasında grafik işlemciler ile paralel programlama faaliyetlerinden elde edilen kazanımlara değinilmiştir.

Abstract:
In long range short wave (SW) communications, the transmitted signal passes through the ionosphere. Ionosphere approximately covers the area between about 80 kms and 1100 kms above the earth's surface and it is mostly composed of ions and free electrons. This plasma medium in the ionosphere interacts with the electromagnetic wave passing through it and changes the path, strength, velocity and polarisation of the wave. Electron density in the
ionosphere constantly changes depending on many factors such as geographical position, time, altitude and temperature. In SW communication, the transmitted signal reaches the receiver by following a curved path which is determined by the diffraction and scattering mechanisms caused by the ionosphere. The aim of this thesis study is investigate propagation of the to parallelize the ray tracing algorithms used in the short wave communication with graphics processors. First, the propagation of the independently transmitted signals through the ionosphere is
investigated by ray tracing algorithms. After that, diffraction and dispersion models are reviewed for parallel programming and software activities are performed. Finally, the consistency of the result derived from software activities are tested and time measurements are made. As a result, the achievements obtained from the parallel programming activities with the graphics processors are mentioned.