Değişik Ortam Ve Sistem Parametreleri İçin Sualtı Kablosuz Optik Haberleşme Monte Carlo Kanal Kapasitesinin İncelenmesi
Investigation Of Underwater Wireless Optical Communication Monte Carlo Channel Capacity For Various Environments And System Parameters
Yazar: Mahmutoğlu, Yiğit; Albayrak, Cenk; Turk, Kadir
Dergi: El-Cezeri, Vol. 8 No. 2, 2020
Anahtar kelimeler: Engineering ; Mühendislik ; Sualtı kablosuz optik haberleşme,Monte Carlo yaklaşımı,Kanal kapasitesi ; Underwater wireless optical communication,Monte Carlo approximation,Channel capacity

Okyanuslara olan ilginin gün geçtikçe artması, bu alanda yapılan ve sualtı kablosuz haberleşmesistemlerinin sıklıkla kullanıldığı bilimsel, ticari ve askeri ağırlıklı çalışmaları da artırmaktadır. Literatürde,sualtında kablosuz olarak senkron ve yüksek hızlı veri aktarımı ancak optik sistemlerle yapılabilmektedir. Sualtıortamının optik dalgalar üzerindeki bozucu etkileri, sualtı kablosuz optik haberleşme (UWOC) sistemlerininhaberleşme mesafesini ve hızını önemli ölçüde etkilemektedir. Bu nedenle, güvenilir UWOC sistemlerinintasarlanabilmesi için farklı sualtı ortamlarının UWOC sistemleri üzerindeki etkilerinin detaylı bir şekildeincelenmesi ve bu incelemelerin de gerçekçi bir kanal modeli üzerinden yapılması önem arz etmektedir. Buçalışmada, yaklaşık kanal modelleri yerine, sağladığı yüksek doğruluk ve hassasiyeti ile literatürde kabulgörmüş olan Monte Carlo yaklaşımlı UWOC kanal modeli kullanılmış olup, UWOC sistemleri için önemlitasarım parametreleri olan vericinin ışını yayma açısı, alıcının açıklık çapı parametrelerinin tipik bir UWOCsistemi üzerindeki etkileri incelenmiştir. Yapılan incelemelerde, literatürde sıklıkla karşılaştırma amacıylakullanılan temiz okyanus suyu, kıyı okyanus suyu ve liman suyu olmak üzere üç farklı sualtı ortamı dikkatealınmış olup, her sualtı ortamı için kanal dürtü yanıtları, sinyal gürültü oranı ve kanal kapasitesi dağılımlarısunulmuş ve yorumlanmıştır. Elde edilen sonuçlar ile tipik bir UWOC sisteminin haberleşme hızı ve mesafesınırları belirlenmiş olup, farklı sualtı ortamlarında ve parametre değerlerinde kullanılabilecek UWOCsistemleri için bir öngörü sağlanmıştır.

Increasing interest in oceans increases the scientific, commercial and military studies in this field,in which underwater wireless communication systems are frequently used. In literature, underwater wireless,synchronous, high speed data transfer can only be done with optical systems. The distorting effects ofunderwater environment (UE) on optical waves significantly affect the communication distance and speed ofunderwater wireless optical communication (UWOC) systems. Therefore, in order to design reliable UWOCsystems, it is important to examine effects of various UEs on UWOC systems on a realistic channel model. In this study, instead of the approximate channel models, Monte Carlo approach UWOC channel model, which isaccepted in literature with its high accuracy and sensitivity, was used, and effects of the transmitter's beamdivergence angle and aperture diameter of receiver parameters, which are important design parameters forUWOC systems, on a typical UWOC system were investigated. In this study, three various UEs, namely cleanocean, coastal ocean and harbor waters, which are frequently used as benchmarks in the literature, were takeninto consideration, and channel impulse responses, signal to noise ratios and channel capacity distributions werepresented and interpreted for each UE. With the results obtained, the communication speed and distance limitsof a typical UWOC system were determined, and a prediction was provided for UWOC systems that can beused in various UEs and parameter values.