Yeni nesil haberleşme sistemleri için vücut içi haberleşme kanalının modellenmesi ve incelenmesi
Modeling and investigation of the intrabody communication channel for new generation communication systems
Yazar: KAYHAN ATEŞ
Danışman: PROF. DR. ŞÜKRÜ ÖZEN
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
COVID-19 pandemisinden sonraki süreçte bireyselleşmiş teknolojilerin gelişmesi, veri haberleşmesinin ilerlemesine hız kazandırmıştır. Yeni nesil sistemlerin veri haberleşmesi ve haberleşme kanalı, araştırmacılar tarafından ele alınan önemli konuların arasındadır. Vücut içi haberleşme, güncel yöntemlerden birisidir.
Bu tez çalışmasında, yeni nesil haberleşme sistemleri için vücut içi haberleşme kanalı ele alınmıştır. Bu kapsamda, farksal bağlaşımlı yönteme göre 0 – 100 MHz frekans bandında teorik ve deneysel incelemeler gerçekleştirilmiştir. Teorik incelemeler ile dokunun haberleşme kanalı karakterizasyonu analiz edilmiştir. Ayrıca, sonlu elemanlar yöntemi (SEY) temelli benzetimler ile sinyalin doku modelindeki davranışı hesaplanmıştır. Teorik çalışmalar, literatürdeki gerçekçi değerler sayesinde yapılmıştır. Deneysel incelemelerde ise farklı frekans bantlarında doku modellerinin haberleşme kanalları modellenmiştir.
Sonuçlar göstermektedir ki doku üzerinden iletilen sinyalin güncel yöntemlerle modülasyonu, kanal kazancını etkilemektedir. Ayrıca, alıcı ile verici arasındaki uzaklığın artması sonucu kanal kazancı düşmektedir. Çalışmalar sonucu elde edilen değerlerin biyomedikal uygulamalar için uygunluğu tartışılmıştır. Sinyalin dokudaki dozimetri sonuçlarını ele almak için sayısal benzetimler gerçekleştirilmiştir ve uluslararası standartlara göre değerlendirilmiştir.

Abstract:
The development of individualized technologies, particularly following the COVID-19 pandemic, has accelerated the data communication. The data communication and communication channels of next-generation systems are considered as one of critical topics by researchers. Intrabody communication is one of the state-of-the-art methods.
This thesis investigates the intrabody communication channel for next-generation communication systems. Theoretical and experimental studies were conducted in the          0 – 100 MHz frequency band using the galvanic coupling method. Theoretical investigations focused on the characterization of the tissue communication channel. Additionally, the behavior of the signal within the tissue model was examined through simulations based on the finite element method (FEM). Theoretical studies were conducted using realistic values from the literature. In the experimental investigations, communication channels of tissue models were modeled across various frequency bands.
Results indicate that the modulation of signals transmitted through tissue using current methods impacts the communication channel gain. Furthermore, an increase in the distance between the receiver and the transmitter results in a decrease in channel gain. The suitability of the values obtained from these studies for biomedical applications was also discussed. Numerical simulations were conducted to evaluate the dosimetry effect of the signal within the tissue and assessed according to international standards.