Kablosuz vücut alan ağlarında ultra geniş bant haberleşmede verici ve alıcı analizleri
Analysis of transmitter and receiver of ultra wideband communication in wireless body area network
Yazar: YASİN KARAN
Danışman: PROF. DR. SALİM KAHVECİ
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Elektronik haberleşme = Electronic communication ; Sayısal haberleşme =

Özet:
Kablosuz vücut alan ağları (KVAA) vücut içi, üzeri ve dışındaki duyarga ve bağlantı merkezleri haberleşme ağıdır. IEEE 802.15.6 protokolü bu ağa yönelik çıkarılmıştır.
Bu çalışmada, IEEE 802.15.6 ultra geniş bant (UGB) fiziksel katmanında güvenilir veri iletimine yönelik önerilen kanal kodlama ve modülasyonlar ile dikgen frekans bölmeli çoğullama (DFBÇ) tabanlı çift taşıyıcılı modülasyon (ÇTM) teknikleri incelenmiştir. Öncelikle KVAA kanalları incelenmiş, üzerinde çalışmak üzere uygun bir model seçilmiştir. ÇTM'nin farklı çeşitleri ortaya konarak, teorik hata olasılıkları çıkarılmış ve hem ÇTM ile aynı kod oranına sahip kanal kodlaması hem de farklı bir verici çeşitlemesi yöntemi ile karşılaştırılmıştır. IEEE 802.15.6 UGB fiziksel katmanı benzetimi çıkarılarak, bu çalışmada irdelenen ÇTM ve çeşitleriyle, protokolde önerilen zamanlama parametrelerine göre ve aynı KVAA kanallarında karşılaştırılmıştır.
Sonuç olarak, çıkarılan ÇTM teorik hata olasılıkları ile benzetim sonuçlarının örtüştüğü görülmüştür. Özellikle yüksek seviyeli modülasyonlarda, ÇTM başarımlarının eş değer modülasyon ve kanal kodlama tekniklerinden daha yüksek bulunmuştur. Yüksek veri hızlarında hem protokol modülasyonları hem ÇTM'lerin başarımları KVAA kanallarda oldukça düşük çıkmıştır. Dolayısıyla yüksek veri hızlarında kanal denkleştirici veya DFBÇ'li sistemlerde daha yüksek alt taşıyıcı kullanılması gerekmektedir.

Abstract:
Wireless body area networks (WBAN) are communication networks between the sensors and hubs in-body, on-body and out-body. IEEE 802.15.6 protocol has been developed for such networks.
In this study, channel coding and modulation techniques proposed in IEEE 802.15.6 ultra-broadband (UWB) physical layer for reliable data transmission were investigated with orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) based dual carrier modulation (DCM) techniques. First of all, WBAN channels were examined and a suitable model was chosen to work on. By presenting different types of DCM, theoretical error probabilities were derived, and compared with both channel coding techniques with the same code rate as DCM and a different transmitter diversity method. IEEE 802.15.6 UWB physical layer has been simulated and compared with the DCM and types discussed in this study on the same WBAN channels and according to the timing parameters proposed in the protocol.
Consequently, it was observed that the simulation results match the derived DCM theoretical error probabilities. Especially in high level modulation, DCM performances have been found higher than equivalent modulations and channel coding techniques. At high data rates, performances of both protocol modulation and DCMs were very quiet low in WBAN channels. Therefore, at high data rates, channel equalizer or higher subcarriers in OFDM systems should be used.