Search

YERLEŞİM BİRİMLERİ VE BİNA İÇİ KABLOSUZ HABERLEŞME SİSTEMLERİNDE UHF BANDINDA DALGA YAYILIMININ DENEYSEL VE TEORİK OLARAK İNCELENMESİ Ali Kara Hacettepe Üniversitesi, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü ÖZ Bu araştırmada, kablosuz haberleşme sistemleri için UHF bandında dalga yayılımı, deneysel ve teorik olarak incelenmektedir. Araştırma, yerleşim birimlerinde dalga yayılımının teorik olarak modellenmesi ve bina içi kısa mesafe haberleşme sistemlerinde gölgeleme/polarizasyon ölçümleri şeklinde temelde iki kısımdan oluşmaktadır. Ardışık binalar üzerinden dalga yayılımının incelenmesinde kullanılan Fiziksel Optik temelli Kirchoff-Huygens entegrasyon tekniği ve ÜGKT kısaca kıyaslanmakta, ÜGKT yardımıyla bina çatıları değişik iç açılı kamalar şeklinde modellenerek yayılım yol kaybı hesaplanmaktadır. Ardışık yapılardan kırınıma yönelik olarak ÜGKT üzerindeki sınırlamalar tartışılmakta, Kirchoff-Huygens entegrasyon tekniği yardımıyla, ÜGKT'nin türevsel terimleri içeren gelişmiş bir modeli olan SD tekniği'nin sınırları çıkarılmaktadır. Bina içi kısa mesafe haberleşme sistemlerinde, insan vücudu gölgelemesi ve polarizasyona yönelik deneyler kısmında; bir ofis ortamında insan vücudu gölgeleme kaybı ve polarizasyon kublajına ilişkin deney sonuçları sunulmakta, gölgeleme bayılması istatistikleri çıkarılmaktadır. Bina içi haberleşme sistemlerine bir örnek olarak, çok katlı bir binada Bluetooth ve WLAN gibi sistemlerin girişim (interference) durumları deney sonuçlarına ve bina içi yayılım özelliklerine bağlı olarak incelenmektedir. Anahtar Kelimeler: Kablosuz haberleşme sistemleri, gezgin haberleşme, bina içi kablosuz haberleşme sistemleri, radyo dalgaları kırınımı, ışın izleme, geometrik kırınım teorisi Danışman: Prof. Dr. Erdem Yazgan, Hacettepe Üniversitesi, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü THEORETICAL AND EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF RADIO PROPAGATION FOR URBAN AND INDOOR WIRELESS COMMUNICATION SYSTEMS AT UHF BAND Ali Kara Hacettepe University, Electrical and Electronics Engineering Department ABSTRACT Radio propagation in urban environments is investigated by the techniques based on Geometrical Optics (GO) and Physical Optics (PO). Results of the measurements, conducted in Polytechnic University (NY), on shadowing/blockage and polarization coupling for short range indoor wireless systems are presented. For propagation modeling in urban environment, UTD (Uniform Theory of Diffraction) based roof shape modeling for radio propagation for multiple building geometry is presented. Building roofs are simulated as conducting wedges of different inner angles to determine propagation path loss by the application of UTD. Limit and application range of UTD and Slope Diffraction, an extension to conventional UTD, is derived. Results of the measurements on shadowing and polarization coupling for short range indoor systems are presented. Human shadowing effetcs near to terminals are measured, for various indoor radio links, in an office environment. Possible interference between indoor wireless systems such as Bluetooh and WLAN in multistorey building is also evaluated in terms of radio channel parameters. KEYWORDS: Wireless communication systems, mobile communications, indoor wireless communication systems, diffraction of radio waves, ray tracing, geometrical theory of diffraction Advisor: Prof.Dr. Erdem Yazgan, Hacettepe University, Electrical and Electronics Engineering Department 131

ÖZET Oluklu yapılar mikrodalga uygulamalarında geniş bir şekilde kullanılmaktadır. Farklı oluk periyotlu iki oluklu yarı düzlem eklemi dalga kılavuzlarında sık karşılaşılacak yapılardandır. Bu süreksizlik noktasında elektromanyetik dalgaların davra nışı ilginç olacaktır. İlk olarak VVeinsteiu [8], oluklu yapıların yüksek mertebeden sınır koşullan ile simüle edilebileceğini göstermiştir. Bu çalışmada, farklı oluk genişlikli iki oluklu yarı düzlem ekleminden düzlem elektromanyetik dalgaların saçılması incelenmiştir. Bu amaçla, Weisntein tarafından verilen sınır koşullarına dayanarak standard empedans sınır koşulları ile oluklu yapılar simüle edilmektedir. Böylece problem anizotrop iki yan düzlem ekleminden saçılma problemine indirgenmiştir. Daha sonra Fourier Transform Tekniği ile fomıülasyon yapılmış ve tüm teğetsel alan bileşenleri manyetik ve elektrik Hertz vektörleri cinsinden elde edilmiştir. Leontovich sınır koşulları ile dört adet fonksiy onel denklem elde edilmiş, bu denklem takımı Matris Wiener-Hopf metodu ile çözülebilecek forma indirgenmiştir. Matris VViener-Hopf sistemi skaler Wiener-Hopf sistemi ile aynı çözüm pren sibine dayanır. Klasik Wiener-Hopf denklemi, davranışı hakkında bir şey bilin meyen bir çekirdek matrisin, alt ve üst yarı düzlemlerde regüler olan iki ayrı ma trise faktörize edilmesi prensibine dayanır. Çekirdek matris skaler olduğu zaman, Cauchy teoremi yardımıyla faktörizasyon işlemi kolayca yapılabilir. Fakat genelde matrisler komütatif özellik göstermediklerinden, Matris Wiener-Hopf sistemi ko layca çözülemez. Bu çalışmada, Daniele-Khrapkov metodu ile Matris Wiener-Hopf sistemi çözülmüştür. Çözüme giderken karşılaşılan diğer bir zorlukta çekirdek matrisin fiziksel olarak bir anlamı olmayan aşırı yüksek değerler almasıdır. Bu zorlukta, bir polinom matris yardımıyla giderilmektedir. Alan ifadelerinde bulunan spektral fonksiyonlar böylece hesaplanarak integral ifadesi elde edilmiştir. Elde edilen integral çok büyük k değerleri için en dik iniş çizgisi yöntemi ile değerlendirilmiştir. Elde edilen kırman alan ifadesinin geliş açısına göre değişimi incelenmiş ve GTD (Geometrical Theory of Diffrac tion) uygulaması olarak kırınım katsayıları hesaplanmıştır. Buna ilaveten, eklemde uyarılabilecek yüzey dalgaları da incelenmiştir. Sözkonusu yüzey dalgaları elde edilen integral ifadesinin rezidü katkısı ile elde edilmektedir. Oluklu yapının ge ometrik parametrelerinin yüzey dalga hızına etkisi de incelenmiştir. 30 SUMMARY Corrugated surfaces are widely used in microwave applications. Discontinuity formed by two corrugated surfaces with different corrugation widths may be very interesting for waveguides. Weinstein [8] has shown that higher, order impedance boundary conditions can be employed to simulate corrugated surfaces. In this study, scattering mechanism of plane electromagnetic wave at the junc tion of two corrugated half-planes is investigated. First, standard impedance boundary conditions are used to simulate anisotropic corugated half-planes. So the problem is reduced to the discontinuity formed by two anisotropic impedance half planes. The problem is formulated by Fourier Transform technique and all tangential field components are derived from Hertz vector fields. Using Leontovich impedance boundary conditions, four functional equations are obtained and this system of equation is written in Matrix Wiener-Hopf system. The system is also solved in a manner given by [9] and this is carried in Appendix-I. The solution of a Matrix Wiener-Hopf system is identical to the solution pro cedure of a scalar Wiener-Hopf equation. The classical Wiener-Hopf procedure requires the factorization of a kernel matrix which can be faetorized into regular two matrices in lower and upper complex half planes. When the kernel matrix is a scalar, the factorization can easily be carried out by means of Cauchy's theorem. Since a matrix do not form a commutative algebra, standard procedure cannot be operated generally. This is the main source of difficulty in solving matrix Wiener- Hopf equations. Another difficulty comes from the exponential growth of the kernel matrix and this is achieved by introducing a polynomial matrix to ensure the reg ularity condition. Daniele-Khrapkov method is applicable for this kind of problem and here, this method is used. After the necessary spectral coefficients are determined, the resultant integral form of diffracted field is evaluated by the method of steepest descent path (SDP) for large k. This method is very powerful for the integrals to be evaluated in high- frequency electromagnetic techniques. Diffraction coefficients and diffracted fields are determined and the results are given. The residue contribution of the expression inside the resultant integral gives the surface waves. The effect of the geometrical parameters of the structure on the velocity of the surface waves is very important and this is considered. It is shown31 that there is good agreement between the results in literature and those which we obtained. This kind of structure can be used as slow-wave structure in microwave applications. 49

Modülasyon Sınıflandırma algoritmaları, alıcıda elde edilen sinyalin modülasyon tipini belirlemek ve uygun demodulator seçimi için kullanılır. Özellik tabanlı ve Olabilirlik tabanlı olmak üzere 2 tür vardır. Bu tezde yapı olarak daha az karmaşık olan FB yöntemi kullanılmıştır. 12 Analog ve Dijital Modülasyon tipli sinyalleri sınıflandırmak için algoritma geliştirilmiştir. İstatistiksel özellikler, Yüksek Dereceli Momentler ve Yüksek Dereceli Kümülantlar kullanılmıştır. Havadan kaydedilen ve sentetik simüle kanal etkileri eklenen sinyaller Lineer, Kuadratik ve Kübik Destek Vektör Makinesi (DVM) ile sınıflandırıldı. SNR'de 0 dB ile 20 dB arasında incelenen sinyallerin sınıflandırma performansı sunulmuştur. Performansın 10 dB ve 20 dB arasında kararlı olduğu ve yaklaşık %73, en yüksek performansın ise Karesel SVM'de 12dB'de % 75.5 olduğu gözlenmiştir. Bu tezde, geliştirilen algoritmasının sınırları, 12 modülasyon tipinin özellikleri ve SVM yapısı ile başarılı bir şekilde sunulmuştur. Modulation Classification algorithms are used to determine the modulation type of signal obtained at the receiver and to use the appropriate demodulator. There are 2 types as Feature-based(FB) and Likelihood-based(LB). In this thesis, FB method is used, which is less complex in structure. Algorithm has been developed to classify the signals that were modulated by 12 Analog and Digital Modulation types. Statistical features, Higher-order Moments(HOMs) and Higher-order Cumulants(HOCs) were used as features. Signals, which are recorded as over-the-air adding synthetic simulated channel effects, were classified with Linear, Quadratic, and Cubic Support Vector Machine(SVM). The classification performance of the signals examined at SNR from 0 dB to 20 dB were presented. As a result, the classification performance was found to be stable between 10 dB and 20 dB and is approximately 73%. The highest value of performance was observed in Quadratic SVM as 75.5% at 12dB. In this thesis, the limits of the developed modulation classification algorithm successfully presented with the features and SVM structure of 12 modulation types. 67

Eşzamanlama, Kablosuz Algılayıcı Ağlar (KAA) gibi dağıtılmış ağ sistemlerinde büyük önem taşımaktadır. KAA'lar dağıtılmış varlıkların ve olayların koordinasyonu ve korelasyonu için eşzamanlamayı yaygın olarak kullanır. Tipik olarak, enerji, depolama, hesaplama ve bant genişliği gibi sınırlı kaynaklar, ortam koşulları ve uygulamaya özel gereksinimlerle birleştirilmiş sınırlı özellikleri nedeniyle, geleneksel eşzamanlama yöntemlerini olanaksız kılabilir. Bu nedenle, form faktörü, hassasiyet, işlem süresi ve gücü, bellek, trafik, verimlilik ve ölçeklenebilirlik gibi çok sayıda tasarım parametresi, KAA'ların eşzamanlanmasında çalışılmaktadır. Bu tez çalışmasında, doğrusal KAA'larda eşzamanlanma çalışılmış ve buna yönelik bütünsel bir protokol geliştirilerek deneysel sonuçlar irdelenmektedir. Geliştirilen protokol, düğümler üzerinden veri toplama ve basit hata işleme özellikleri ile donatılmıştır. Deneysel çalışmalar sonucunda, geliştirilen protokol ve eşzamanlama yönteminin etkinliği irdelenmiş ve ağ ömrünün optimizasyonlar ile arttırılabildiği gösterilmiştir. Bu kapsamda, eşzamanlamadaki kritik parametreler olan ofset ve zamanda kaymaların eşzamanlama doğruluğuna etkisi incelenmiştir. Yapılan testlerde, daha küçük eşzamanlama pencereleri ile daha yüksek bir eşzamanlama doğruluğu sağlanmaktadır. Buna bağlı olarak enerji tüketimi de optimize edilebilmektedir. Time synchronization is of tremendous importance in networked systems, especially in distributed network systems namely Wireless Sensor Networks (WSNs). WSNs extensively utilizes the time synchronization aspect for coordination and correlation of distributed entities and events (e.g., data fusion, synchronized sleeps and wake-ups, channel sharing etc.). They are typically designed with very stringent constraints, due to their inherent properties like limited resources of energy, storage, computation and bandwidth combined with the ambient conditions and application specific requirements, making traditional synchronization methods unfeasible. Hence, numerous design parameters including the form factor, precision, processing time and power, memory, overhead traffic, efficiency and scalability has led to extensive research of time synchronization relevant to WSNs over the past decades. In this paper, we investigate the linear WSNs or LWSNs and propose a network wide time synchronization method for a multi-hop linear network along with a robust protocol. Furthermore, the protocol is equipped with data aggregation and simple error handling features. Instead of proposing a new algorithm, we will reuse an existing synchronization algorithm. The system was tested on realistic test-beds. Through experimentation we conclude that increasing the synchronization window increases the synchronization accuracy with a shorter network lifetime. Moreover, the joint impact of relative offset only, and relative offset and drift on the synchronization accuracy was studied. Tests exhibit a higher accuracy for smaller synchronization windows i.e. use of offset parameter only is sufficient to achieve tolerable levels of accuracy. Needless to say, the energy consumption also can be lowered using offset only during time synchronizations for shorter windows. 62

Otomatik modülasyon sınıflandırması (AMC), bilinmeyen bir modülasyon tipine sahip gelen modüle edilmiş bir sinyalin modülasyon tipini belirlemek için sıklıkla ihtiyaç duyulan bir yapıdır. AMC uygulamaları literatürde olabilirlik tabanlı (LB) ve özellik tabanlı (FB) yöntemler olarak iki ana başlık altında bölünmüştür. Bu tezde, FB yaklaşımı ile bir AMC algoritması geliştirilmiştir. Sınıflandırıcı olarak lineer, kuadratik ve kübik çekirdek kullanan Destek Vektör Makinesi (SVM) seçilmiş ve performansları karşılaştırılmıştır. SNR değerleri 0 ila 30 dB arasında olan havadan toplanan modüle edilmiş sinyaller kullanılmıştır. Sinyaller, yüksek derecelere kadar M-ASK, M-PSK, M-APSK içeren 12 farklı dijital modülasyon tipiyle modüle edilmiştir. İstatistiksel özellikler, yani sinyalin anlık genliği, fazı ve frekansının ortalaması, varyansı, çarpıklığı ve basıklığı, 8. dereceye kadar olan daha yüksek dereceli momentlere ve kümülanlara ek olarak kullanılmıştır. Sınıflandırıcılar arasından ikinci dereceden çekirdek kullanan SVM daha yüksek performans göstermiştir. Ayrıca, özellikle tek bir sınıflandırıcı kullanılarak sınıflandırıldığında çok düşük performans gösteren yüksek dereceli modülasyon tiplerinde, performansı arttırmak için literatüre kıyasla daha az karmaşıklığa sahip bir hiyerarşik sınıflandırma yapısı önerilmiştir. Bu modülasyonların doğruluklarında geleneksel yönteme kıyasla önemli bir gelişme gözlenmektedir. Genel performans %80'den %90'a yükselmiştir. Automatic modulation classification (AMC) is a frequently required framework to determine the modulation type of an incoming modulated signal with an unknown modulation type. AMC applications are divided under two main titles in the literature as likelihood-based (LB) and feature-based (FB) methods. In this thesis, an AMC algorithm is developed with a FB approach. As classifier, Support Vector Machine (SVM) using linear, quadratic and cubic kernel is chosen and their performances are compared. Over-the-air collected modulated signals with the SNR values between 0 and 30 dB are used. Signals are modulated with 12 different digital modulation types containing M-ASK, M-PSK, M-APSK up to higher orders. Statistical features i.e. mean, variance, skewness and kurtosis of the instantaneous amplitude, phase and frequency of the signal are used in addition to higher-order moments and cumulants up to 8th order. SVM using quadratic kernel showed slightly higher performance. In addition, a hierarchical classification structure with less complexity compared to the literature has been proposed in order to improve performance especially in high order modulation types which show very poor performance when classified with using a single classifier. A significant improvement is observed in the accuracies of these modulations comparing with the traditional method. The overall performance is increased from 80% to 90%. 74

5G haberleşmesi Milimetre dalga (mmDalga) bantlarını kullanabileceği için kısa mesafe iç mekân haberleşme linklerinin blokaj açısından kestirimi önemli bir yer tutmaktadır. Bu çalışma kısa mesafe iç mekân haberleşme linklerindeki insan vücudu hareketinin etkilerini karakterize etmek için yapılan bazı ön çalışmaları sunmaktadır. Bildiğimiz kadarıyla, bu çalışma insan vücudu hareketinin bu bant aralığında etkilerini deneysel olarak inceleyen ilk çalışmadır. Bu çalışma ayrıca 28 GHz'de bir insan vücudu tarafından bloklanan bir iç mekân haberleşme linkinin çevresindeki yansıtıcı nesnelerin etkisini karakterize etmek için basit bir yaklaşım sunmaktadır. Metal reflektör ve insan vücudu ile ölçümler yapılarak linke yakın yansıtıcı nesnelerin etkisi irdelenmiştir. Burada, yansıma ve kırınım gibi dalga yayılımının temel mekanizmaları her bir yansıtıcı nesne için hesaba katılmıştır. Metalik reflektör tarafından üretilen zayıflamayı tahmin etmek için yansıma modellemesinde düzgün yansıma modeli kullanılmıştır. Kırınım modellemesinde ise, öte yandan, insan vücudunun neden olduğu zayıylamayı tahmin etmek için Çift Bıçak Kenarlı Kırınım (ÇBKK) modelinden faydalanılmıştır. Sonrasında modellerin tahmin doğruluğunu kestirebilmek için benzetimler ile ölçümler karşılaştırılmıştır. Sonuçlar sunulan basit modellerin iç mekân haberleşme linkleri için düzgün çalıştığını göstermektedir. Dolayısıyla, bu çalışma beşinci nesil (5G) sistemlerin iç mekân haberleşme linkleri yakınındaki çoklu insan vücudunu modellemek için genişletilebilir. As 5G communication may use Millimetre waves (mmWave) bands, it is essential to estimate short range indoor links from blockage point of view. This study presents some initial studies for characterizing effects of human body movement on short range link. To the best of our knowledge, this study is the first to experimentally examine the effects of human body movement at this band. This study also presents a simple approach to characterize the effects of scattering objects around indoor links at 28 GHz while the link is fully blocked by human body. The effects of scattering objects close to the link were carried out by performing measurements with a metallic reflector and human body. Here, fundamental mechanisms of wave propagation such as reflection and diffraction were accounted for each scattering object. To predict the attenuation produced by metallic reflector, specular reflection model was used in reflection modelling. In diffraction modelling, on the other hand, the double knife-edge diffraction (DKED) model was exploited to predict the attenuation by human body. Simulations were then compared with measurements to estimate the prediction accuracy of the models. Results indicate that presented simple models work well for indoor links. Therefore, the results of this study could be extended to model multiple human body near the indoor links of fifth generation (5G) systems. 73

Bu tez, GHz altı bantlarda çalışan antenler için minyatürizasyon tekniklerine ışık tutarken, uzaktan kontrol sistemleri için anten tasarımları yaparak, minyatürizasyon tekniklerinin analizlerini gerçekleştirmeyi hedeflemiştir. Bu evrede birçok tasarım gerçekleştirilmiş ve incelemeler yapılmıştır. Kullanılan FEM tabanlı tasarım araçlarının sonuçlarını, anten teorisini kavramadan anlamak mümkün olmadığından, mikroşerit anten teorisi üzerinde durulmuştur. Anten yamasının tasarımı yapılmış, birçok model belirlenmiş, belirlenen modeller üzerinden, kullanılan tekniklerin geçerlilikleri saptanmıştır. İstenilen değerlere ulaşan antenlerin üretimi ve ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Uzaktan kontrol uygulamalarında kullanılan kutu malzemesi üzerine de çalışmalar yapılmıştır. Kutu malzemesi, anten performansını etkilemeyecek şekilde, iyileştirilmeler yapılarak tanımlanmış ve üretimi gerçekleştirilmiştir. Anten kutu içerisine yerleştirilerek, ölçüm ve tasarım sonuçları karşılaştırılmıştır. This thesis explores the efficiency of miniaturization techniques for sub-GHz band remote control applications through simulations and measurements. First, the theory of microstrip antenna is studied and introduced at the beginning of the thesis. For the design process, a finite element method based simulation tool is used, multiple patches are designed accordingly. The miniaturization techniques are applied on the designed antennas. The antennas that satisfy the desired criteria are produced. The necessary measurements are subsequently made on the fabricated antennas, validity of the techniques is discussed. The effects of the box in which the antenna to be placed were examined as most of such antennas are enclosed by plastic boxes. Finally, a polyamide box with appropriate size was fabricated, and the designed antenna was placed inside the box and the measurements were conducted. The measurement results show that the designed antenna provides resonance at the targeted license-free band with appropriate size for industrial remote controllers. 66

Bu tez çalışması, kablosuz ağların güvenliği için fiziksel katmanda özgün yöntemler geliştirilmesi üzerinedir. Bunun için, RF parmak izi kullanılarak, Bluetooth (BT) sinyalleri üzerinde çalışılmıştır. RF parmak izi tespiti için kapsamlı BT sinyalleri kullanılmıştır. Bu kapsamda, 20 farklı marka, model ve seride BT cihazına yönelik kayıtlar toplanmıştır. Her bir cihazdan da 150 sinyal kaydı alınmıştır. Bu çalışma ile Hilbert-Huang Dönüşümü (HHT) ilk defa BT cihaz kimliklendirmesinde kullanılmıştır. Amprik Kip Ayrıştırma (EMD) ve Hilbert Dönüşümü kullanımı ile HHT tekniği, zaman-frekans-enerji dağılımları üzerinde çalışma imkanı vermektedir. Sinyal enerji zarfı kullanılması suretiyle geçici rejim sinyalleri bazı iyileştirmeler ile tespit edilmektedir. Geçici rejim sinyalleri ile zaman-frekans-enerji dağımları üzerinden toplam 13 farklı öznitelik çıkarılmaktadır. Öznitelikler, kullanılabilirlik açısından ön işleme tabi tutulmaktadırlar. Ardından aynı veri seti ve öznitelikler üzerinde farklı sınıflandırıcılar çalıştırılarak, sınıflandırıcıların başarım analizi de ilk defa bu çalışmada sunulmaktadır. Sınıflandırıcı başarım analizleri 8 dB ile 30+ dB arasında farklı sinyal-gürültü oranlarında yapılmaktadır. Sınıflandırma başarım sonuçları yöntemin kullanılabilirliğini göstermektedir. In this thesis, we introduced a novel technique to enhance the security at physical layer of wireless networks. This is based on the use of radio freqency (RF) fingerprinting for Bluetooth (BT) signals. BT signal records are acquired from twenty different cell phone brands, models, and serial numbers. One hundred fifty records are collected from each device. For the first time, Hilbert Huang Transform (HHT) are used for the BT device identification with such huge data set. By means of the signals' energy envelopes with some improvements, the transient signals are detected accurately. Through the Empirical mode decomposition (EMD) and Hilbert Transform (HT), the HHT is implemented to obtain Time Frequency Energy Distributions (TFED) of the detected transients. Thirteen features are extracted from the signals' transients and their TFEDs. The extracted features are pre-processed to enhance their usability. Different classifiers are employed with the extracted features for device identification, and comparative analysis of the classifiers is also provided. The classifier performance is examined for different SNR levels from 8 dB to 35+ dB . The identification performance demonstrates the feasibility of the method. 115

Bu tez çalışmasında, Varyasyonel Kip Ayrıştırıcı (VKA) tabanlı Radyo Frekans (RF) parmak izi çıkarımı çalışılmıştır. RF parmak izi kullanımı, radyo cihazları tarafından iletilen geçiş(transient) sinyallerinin özniteliklerinin tanımlanmasına dayanmaktadır. RF cihazların geçiş sinyalleri, kısa süreli, durağan olmayan ve doğrusal olmayan zaman serileridir. Bundan dolayı, öncelikle VKA ile Bluetooth (BT) cihazların geçiş sinyalleri bant-sınırlı modlara ayrıştırılmakta ve ardından sinyal tekrar oluşturulmaktadır. Hem VKA ile yeniden oluşturulan hemde VKA modlarının yüksek dereceli istastiksel öznitelikleri çıkarılmaktadır. BT cihazlarını sınıflandırmada ise Doğrusal Destek Vektör Makinaları (DDVM-LSVM) sınıflandırıcısı kullanılmaktadır. Tez kapsamında önerilen yöntem, farklı marka, model ve seride BT cihazlarında deneysel olarak test edilmiştir. Önerilen VKA tabanlı RF parmak izi çıkarımı yönteminin, Hilbert-Huang transformu kullanılarak elde edilen zaman-frekans-enerji dağılımı tabanlı yöntemlerden en az %8 daha iyi bir başarım sağladığı deneysel veriler ile gösterilmektedir. Bu başarım, önceki yöntemdeki Sinyal-Gürültü Oranının (SGO-SNR) 2-3 dB altında ve daha az öznitelik ile elde edilebilmektedir. Ayrıca, VKA modlarının özniteliklerinin direk kullanılması durumundaki başarım, VKA ile yeniden oluşturulan sinyalden çıkarılan öznitelikler kullanılarek elde edilen başarımdan %4 daha yüksek bulunmuştur. In this thesis, we evaluated the performance of RF fingerprinting method based on variational mode decomposition (VMD). Radio frequency fingerprinting (RFF) is based on identification of unique features of RF transient signals emitted by radio devices. RF transient signals of radio devices are short in duration, non-stationary and nonlinear time series. For this purpose, VMD is used to decompose Bluetooth (BT) transient signals into a series of band-limited modes, and then, the transient signal is reconstructed from the modes. Higher order statistical (HOS) features are extracted from the complex form of VMD-reconstructed transients and VMD-modes. Then, Linear Support Vector Machine (LVM) classifier is used to identify BT devices. The method has been tested experimentally with BT devices of different brands, models and series. The classification performance shows that VMD-reconstructed transients method achieves better performance (at least 8% higher) than time-frequency-energy (TFED) distribution based methods such as Hilbert-Huang Transform. This is demonstrated with the same dataset but with smaller number of features (nine features) and slightly lowers (2-3 dB) SNR levels. For the same dataset the classification performance demonstrates that VMD-modes method achieves better performance (4% higher) than VMD-reconstructed transient method. 93

Bu çalışmada, çizgisel yayılan kablosuz algılayıcı ağda eşzamanlama çalışılmaktadır. PIC tabanlı bir platform üzerine metot uygulanırken eşzamanlama ve eşzamanlama üzerindeki sıcaklık etkileri odak alınmıştır. Açıkhava deneyleri sıcaklık değişimleri ile birleştirilip, olası engelleri bertaraf etmek için kablosuz algılayıcı ağın performansını takip hedef olarak seçilmiştir. In this study, time synchronization in a linear spanning tree wireless sensor network is studied. The method is applied on a PIC based platform where time synchronization process and temperature effects on it are focused. Outdoor experiments are fused with temperature change and the aim is to see performance of the wireless sensor network and to overcome possible challenges. 42

Kablosuz ağlarda, üst düzey yazılım tabanlı güvenlik yöntemleri yetersiz kaldığında fiziksel katmanda alınan güvenlik önlemleri güvenliği tamamlayıcı olacaktır. Fiziksel katman yöntemlerinden biri Radyo Frekansı (RF) parmak izi yöntemidir. RF parmak izi yönteminde, parmak izi çıkarmak için yapılan veri toplama yöntemi kritik öneme sahiptir. Bu çalışmada, rafta hazır ticari ürün (RAHAT) ile tasarlanmış düşük maliyetli bir modüler RF ön ucu sunulmaktadır. Bu RF ön ucu tasarlamak için bilgisayar tabanlı tasarım aracı kullanılır. Önerilen RF ön uç kullanımı da dahil olmak üzere üç farklı veri toplama yöntemi de sunulmaktadır. Ayrıca, RF parmak izi performansı için RF ön ucunun üç farklı veri tabanına göre değerlendirilmesi sunulmaktadır. Bu veri tabanlarında geçici sinyal algılama, özellik çıkarma ve sınıflandırma algoritmaları uygulanmaktadır. Sınıflandırma, destekçi vektör makinesi ve yapay sinir ağları yöntemleri ile yapılmaktadır. Sonuçlar RF ön ucunun kullanılmasının doğru sınıflandırmaya ulaştığını göstermektedir. In wireless networks, physical layer security would be complementary when higher level software based security approaches are inadequate. One of the physical layer methods is Radio Frequency (RF) fingerprinting. In RF fingerprinting method, data acquisition phase plays a critical role in precisely capturing signals for extracting the fingerprints. In this thesis, a low-cost modular RF front-end designed with commercial of the shelf (COTS) is presented. In order to design this RF front end, computer based design tool is used. Three different data acquisition methods including proposed RF front end usage is also presented. Moreover, assessment of the RF front end for the RF fingerprinting performance with respect to three different data sets are presented. Transient signal detection, feature extraction and classification algorithms are implemented on these data sets. To do classification support vector machine (SVM) and neural networks (NN) are used. Results of the study show that the designed RF front end would work well in RF fingerprinting, and accurate classification of BT devices. 56

Bu tez, genelolarak radar alıcısını ve spesifik olarak eşleştirilmiş filtreyi ve bu filtrenin FPGA üzerinde uygulanmasını incelemektedir.Birçok örnekte pratik uygulaması olmamasına rağmen, radarın temel konsepti nispeten basittir. Radar elektromanyetik enerjiyi yaymak ve yansıtıcı nesnelerden (hedeflerden) geri dönen sinyalı tespit ederek çalışır. Eko sinyalinin doğası, konum, hızvebelki de boyut gibi hedef hakkında bilgi sağlar.Radar bilgilerinin kalitesini karıştırabilecek ve ya azaltabilecek birçok istenmeyen eko ve müdahale kaynakları vardır. Eşleştirilen Filtre, radarın etraftaki hedefleri başarıyla algılayabilmesi için alınan ekoların SNR'sini artırarak yansıyan sinyalin dağınık ve istenmeyen ekolardan ayrılmasına yardımcı olan bir filtredir. FPGA, özellikle dijital sistem tasarımında yüksek kalitesi ve işlem hızı nedeniyle bu çalışma için bir platform olarak seçilmiştir. Bu çalışmada, Eşleştirilmiş filtre, Verilog dilini kullanılarak FPGA üzerinde uygulanmaktadır.MATLAB da, tasarımı test etmeye yankı sinyallerini oluşturmak için kullanılmıştır.Bu çalışma boyunca, seçilen bütün araçların ve dilin bu pratik çalışma için uygun olduğu açıkça görülmüştür. The underlying thesis scouts about a radar receiver in general and the Matched Filter and the implementation of this filter on the field programmable gate array FPGA. The practical implementation of the radar system is not as simple as its basic concept might seem. The Radar is operated by detection of the echo which is returned from reflecting objects (targets) and radiating the electromagnetic energy.The information about the target is provided by the nature of the echo signal such as position, velocity, and perhaps size. Several sources exist which are able to affect and confuse the quality of the radar these include undesired interference and echo The Matched Filter is a kind of filter helps to separate the reflected signal from the clutters and undesired echoes by increasing the SNR of the received echo in order to give the radar high ability to detect the targets successfully. The FPGA have been chosen as a platform for this work because of its high quality and speed in processing especially in digital systems design. In this work, the Matched filter is implemented on FPGA by using the Verilog language and MATLAB for generating the echo signals. Throughout this study, it was clearly shown that all the selected tools and language are suitable for this practical work. 68

Haberleşmede, genellikle mikroşerit anten, bir antenin metal tabakaya eklenmiş alt malzemenin arka tarafı toprak düzlemi olan baskı devre üzerine mikroşerit yöntemler kullanarak üretilmesi demektir. Mikroşerit antenlerin büyük bir kısmı mikrodalga frekanslarında kullanılmaktadır. Mikroşerit antenler, uçak, füze ve ticari ürünlerin yüzeyleriyle birleştirilebilen ince düzlemsel profillerinden, baskı devre teknikleri kullanarak üretilmesinin basitliği, devrenin diğer elemanlarıyla aynı devre kartına basılması ve mikrodalga tümleşik devreler gibi aktif elemanlar eklenerek aktif antenler elde etme imkanından dolayı son yıllarda ilgi oldukça çok artmıştır. Antenler, mobil haberleşme, uydu, internet servisi, taşıt ve radarlar gibi farklı alanlarda çok geniş uygulama alanını kapsar. Bu tezde, küçük boyutlu ve iyi sonuçlar veren çift bantlı küçük yarık anten benzetimi yapıldı ve üretildi. Antenin tasarım parametreleri için iletim hattı modeli ve benzetim için de HFSS elektromagnetik yazılım program kullanıldı. In telecommunication, a micro-strip antenna (i.e., a printed antenna) usually means an antenna fabricated utilizing microstrip methods on a printed circuit board (PCB), with a continuous metal layer attached to the inverse side of the substrate which forms a ground plane. They are for the most part utilized at microwave frequencies. Microstrip antennas have turned out to be extremely mainstream in recent decades due to their thin planar profile which can be incorporated into the surfaces of customer items, aircraft, and missiles; their simplicity of fabrication using printed circuit techniques; the simplicity of integrating the antenna on the same board with the rest of the circuit, and the possibility of adding active devices such as microwave integrated circuits to the antenna itself to make active antennas. Antennas cover a wide range of applications in different areas, such as mobile communication, satellite navigation, internet services, automobiles, and radars. In this thesis, we simulated and fabricated small dual band slot antenna with a small size and good outcomes. The design parameters of the antenna used the transmission line model, and HFSS electromagnetic software was used for the simulation process. 56

Bu tez çalışması, C bant FMCW radarın menzil doğruluğuna yönelik deneysel analiz sonuçlarını sunmaktadır. FMCW radar, frekans modülasyonu kullanan bir radar tipidir. FMCW radar hem menzil hem de hız ölçümü yapabilmektedir. Modular bir FMCW radar tasarımındaki zorluklardan birisi, güç ve düşük gürültü yükselteçleri, antenler ile kablolar gibi bileşenlerden kaynaklanan zaman gecikmeleri sebebiyle ortaya çıkan hatalardır. Ölçüm aleti gecikmeleri olarak isimlendirilecek bu tip gecikmeler, menzil ölçümünde hesaba katılmaktadır. Bu zaman gecikmeleri, ölçülen çarpma(vuru) frekansında sabit bir kayma olarak ortaya çıkmaktadır. Buda menzil ölçümünde birçok değişken olmayan `kayma` olarak adlandırılır. Laboratuvar ortamında geliştirilen modular bir FMCW radarda, zaman gecikmeleri sebebiyle ortaya çıkan menzil hatası deneysel olarak irdelenmekte ve nicelendirilmektedir. Bu kapsamda, S band FMCW radar ile 9m'lik bir menzil içerisinde yapılan ölçümlerde, ortalama 11cm civarında menzil hatası başarımı sağlanabilmiştir. This thesis presents the experimental analysis of range error of modular FMCW (frequency modulated continuous wave) radar operating at C-band. FMCW radar is a type of radar where frequency modulation is used in signal transmission. FMCW radar can measure both range and speed of targets. One of the problems in the design of modular FMCW radar is errors due to time delays in components and/or modules such as cables, PA, LNA and antenna (Measurement Instrumentation Delay-MID). Then, MID is taken into account to improve the accuracy of range measurement, and range error is quantized. Time delay (MID) causes frequency offset in measured beat frequency resulting in range error. Therefore, the resulting frequency offset of the radar is estimated and quantized experimentally. In this way, a mean error of about 11cm was achieved within 9m range measurements for C Band modular FMCW radar. 67

Bu tez, ada ve kıyı bölgelerindeki radar emitörlerinin çok yollu saçılımdan yararlanarak pasif konumlandırılmasına hitap etmektedir. Çalışmadaki fikir, Coğrafik Bilgi Sistemi (CBS) ile çok yollu saçılan sinyallerin yapay sensör olarak kullanılmasına dayalıdır. Böylece, tek sensör, tipik olarak Elektronik Destek (ED alıcı, ile pasif konumlandırma elde edilebilmektedir. Önerilen yöntem, düzensiz araziler üzerindeki muhtemel çok yollu saçılma merkezlerinin kestirimi ile başlamaktadır. Bunu yapmak için, çok yollu saçılmış darbeler ve direk yol ile ED alıcıları tarafından alınmış darbelerin geliş açısı (GA) ve varış zaman (VZ) bilgilerine ihtiyaç vardır. O halde, ele alınan problem klasik varış zaman farkları (VZF) temelli tekniklerin kolayca uygulanabileceği çoklu sensör konumlandırma problemine dönmektedir. Fakat, çok yollu saçılım düzensiz araziler üzerindeki dağınık bileşenleri kapsadığı için, yapay sensör olarak kullanılacak saçılma merkezlerinin konumunda yüksek derecede bir belirsizlik olacaktır. Açıkçası bu durum yüksek konumlandırma hatasına yol açmaktadır. Bu hatayı azaltmak için belirsizlik bölgelerinin bölütlendirilmesi önerilmektedir ve sonrasında radyo dalga yayılımı ilkeleri muhtemel saçılma merkezlerinin konumunu kestirebilmek için uygulanmaktadır. Muhtemel saçılma merkezlerinin konumu belirlendiğinde, ağırlıklandırılmış ortalama yöntemi radar emitörünün konumunu kestirmek için kullanılmaktadır. Basitleştirilmiş bir iki boyuttaki bir model ile ilgili simülasyon sonuçları sunulmaktadır. This thesis addresses exploiting multipath scattering in passive localization of radar emitters around islands and in the littoral. The idea is based on the use of multipath scattered signals as virtual sensor along with the help of geographical information systems. In this way, single sensor, typically Electronic Support Measures (ESM) receiver, passive localization can be achieved for radar emitters. The proposed approach is initiated with estimating candidate multipath scattering centers over irregular terrain using electromagnetic wave theory. To do this, ESM receivers' angle of arrival (AOA) and time of arrival (TOA) information are required for directly received radar pulses along with multipath scattered pulses. Then, the problem turns out to be multiple sensor localization problem for which classical time difference of arrivals (TDOA) based techniques can easily be applied. However, as the multipath scattering involves diffuse components over irregular terrain, there is high degree of uncertainty in location of scattering centers as virtual sensors. Apparently, this causes large localization errors in TDOA. To reduce this error, segmentation of uncertainty regions is proposed, and then radio wave propagation principles can be implemented to estimate location of candidate scattering centers. Once candidate scattering centers are determined, a reliability based weighting method is adopted to estimate the radar emitter location. Simulation results regarding with a simplified 2D model is presented. 75

Bu tez çalışması Sincan 1. Organize Sanayi Bölgesi ve OSTIM sanayi bölgesinde bulunan endüstriyel ortamlarda yapılan yol kaybı ve geçici sönümleme ölçümlerinin sonuçlarını içermektedir. Dokuz farklı fabrika kanalında yapılan bu deneyler, 315 MHz, 434 MHz, 868 MHz, 915 MHz ve 2400 MHz bantlarında gerçekleştirilmiştir. Yol kaybı ölçümleri yapılırken farklı anten yüksekliklerinin etkisi de dikkate alınmıştır. Ayrıca, açık ve kapalı görüş linkleri üzerinde yapılan geçici sönümleme ölçümleri de bu çalışmada verilmiştir. Yapılan bu çalışmanın amacı farklı fabrika ortamlarının sinyal yayılım davranışları üzerindeki etkilerini incelemektir. Bu çalışma özellikle fabrika içlerinde kullanılan kablosuz sistemlerin etkili kullanımına yardımcı olacaktır. This thesis work provides empirical data collected from industrial environments in Sincan First Organized Industrial Zone and OSTIM in Ankara. In nine different factory channels, path loss and temporal fading measurements at the frequencies 315 MHz, 434 MHz, 870 MHz, 915 MHz and 2400 MHz are presented. Path loss measurements were carried out considering different antenna heights. Furthermore, temporal fading statistics derived from measurements over line of sight and non-line of sight links in some industrial environments are given. The aim of this study is to understand in-factory radio signal propagation according to the experiment results. This study will clarify the efficient usage of wireless devices in different factory environments. 90

Haberleşme uyduları aktarıcı performansı üretim sürecindeki yoğun testler ile karakterize edilir. Bununla birlikte, aktarıcının gerçek kullanımına uygun olarak modüle edilmiş çoklu taşıyıcı senaryolarındaki davranışı analiz edilmek istenildiğinde, üretim sürecinde modüle edilmemiş taşıyıcılar ile uygulanan bu test sonuçları yetersiz kalmaktadır. Bu sorunun çözümü için aktarıcı davranışı modellenerek, link bütçesi hesaplarına yardımcı olacak sonuçlar elde edilmelidir. Bu tezde, uydu aktarıcısında haberleşme sinyallerine bozucu etkide bulunan kaynaklar incelenmekte ve TÜRKSAT-3A uydusunun test verisi kullanılarak hazırlanmış bir aktarıcı simülatörü tanıtılmaktadır. Simülasyon sonuçları aktarıcının gerçek kullanım senaryolarında neden olduğu toplam bozulma etkisini karakterize etmek ve buna dayalı olarak optimum kullanım önerileri getirmek için kullanılmıştır. Communication satellite transponder performance is characterized through the manufacturing process with extensive tests. However, such performance tests are always carried out with unmodulated carriers and they have shortcomings when it is necessary to analyze the transponder behavior with modulated multicarrier scenarios faced in actual utilization of the satellite. To overcome this problem it is necessary to simulate the behavior of transponder and obtain results to aid in link budget calculations. This thesis reviews the communication impairment sources on a satellite transponder and introduces a transponder simulator based on TURKSAT-3A satellite measured data. Simulation results are used to characterize the degradation introduced by the transponder for various actual utilization scenarios and suggestions made for optimal use. 80

Tez (doktora) - Anadolu Üniversitesi, Anadolu Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı, Kayıt no: 382978, Bu tezde radar vericilerinin kimliklendirilmesine yönelik yeni metotlar geliştirilmiştir. Radar verici kimliklendirme elektronik harp ortamlarında etrafta tehdit oluşturan vericilerin kimliklendirilmesi sürecidir. Geliştirilen metotlardan bir tanesi radar darbe dizilerinin ayrıştırılmasına yönelik geliştirilmiştir. Bu amaç için, öncelikle SOM ve Bulanık ART kendini örgütleyen sinir ağlarının kümeleme performansları değerlendirilmiştir. Daha sonra radar parametrelerinin ani olarak değişebildikleri dinamik değişken sinyal ortamları için bir darbe genliği izleme algoritması geliştirilmiştir. Benzetim sonuçları önerilen algoritmanın çevik darbe parametrelerine sahip radar vericilerini başarılı bir şekilde ayrıştırabildiğini göstermektedir. Bir diğer metot darbe tekrarlama aralığı modülasyon örüntülerinin tanınması üzerinedir. Metot farklı tip darbe tekrarlama aralığı modülasyon dizilerinin çoklu çözünürlüklü dalgacık ayrıştırmasıyla çıkarılan yeni özniteliklere dayanmaktadır. Metot çok geniş bir aralıktaki darbe tekrarlama aralığı modülasyon parametreleriyle test edilmiştir. Benzetim sonuçları önerilen özniteliklerin oldukça gürbüz olduklarını ve geleneksel histogram tabanlı metotları hem doğruluk hem de hesaplama süreleri yönünden geçtiklerini göstermektedir.

Bu tezde, alıcı tarafından açısal bilgisi kabaca ölçülen bir yansı için muhtemel yansıma noktaları ve bu noktalar ile muhtemel yansıma merkezinin hesaplanması için bir yöntem önerilmektedir. Temelde yöntem, elektromanyetik dalga yayılımı kuramına dayanarak belirli varsayımlar ile ölçülmüş bir yansının düzgün olmayan yeryüzü üzerindeki merkezini hesaplamayı hedeflemektedir. Bu amaçla geometrik optik (GO) kuramı Fresnel bölgesi kuramı ile birlikte, yeryüzüne yönelik sayısal coğrafi bilgilerine, hem alıcı hem de verici konumlarının bilindiği varsayıldığı durumda, uygulanmıştır. Önerilen yöntemin, UHF ve üstü bantlarda, özellikle radar ve elektronik harp uygulamalarındaki menzillerde geçerli olabileceği düşünülmektedir. In this thesis, a method for determining scattering center (or center of scattering points) of a multipath is proposed, provided that the direction of arrival of the multipath is known by the receiver. The method is based on classical electromagnetic wave principles in order to determine scattering center over irregular terrain. Geometrical optics (GO) along with Fresnel zone concept is employed, as the receiver, the transmitter positions and irregular terrain data are assumed to be provided. The proposed method could be used at UHF bands, especially, operations of radars and electronic warfare applications. 40

Spesifik Yayıcı Kimliklendirme yöntemleri ortamda bulunan aynı tip yayıcıların ayırt edilebilmesi maksadıyla temas alıcılarını kullanılırlar. Çoğu SEI yöntemi operatörler tarafından ileri aşama analizlerinde kullanmak üzere tasarlanır. Bu çalışmada, IF katında detektör sonrası video sinyallerini (zarf) kullanarak SEI'nin gerçek zamanlı çalışmasına yönelik sonuçlar sunulmaktadır. SEI sürecinde başlangıç olarak, darbelerin zarfları dikkate alınmaktadır. Darbe süresi, yükselme zamanı, düşme zamanı, yükselme açısı eğimi, düşme açısı eğimi ve darbe noktası geliştirilen SEI algoritmasında kullanılan temel parametrelerdir. Diğer taraftan, operasyonel şartlarda en önemli problemlerden birisi darbelerdeki bozulmalardır. Ayrıca kütüphanenin oluşturulması bir diğer önemli konudur. Bu çalışma, bir temas alıcısı için, hem bozulmaya uğramış darbelerin işlenmesine hemde dalgacık tabanlı kütüphane oluşturmaya yönelik farklı yöntemler sunmaktadır. Specific Emitter Identification (SEI) methods are used in intercept systems for differentiating of same type of emitters in the environment. Most of the SEI implementations are designed for post processing (off line) by operators. This thesis presents results of study towards the real time (on line) implementation of a SEI method on signals after the IF stage, i.e. video signals (envelope) after the detector section. Initially, only the envelopes of the pulses are considered in SEI processing. Pulse width, rise time, fall time, rise slope angle, fall slope angle and pulse point are main parameters used in SEI algorithm developed. On the other hand, one of the main problems in operational environments is multipath distortion on received pulses. Moreover, creating and running of a library is another important issue. This thesis presents various approaches in both processing of multipath distorted pulses and wavelet based library creation methods on real-time SEI implementation for an intercept receiver. 74

Bu tez, pasif yansıtıcılar ve Coğrafi Bilgi Sistemi (CBS) kullanarak deniz üzerinde veya çevresinde bulunan emitörlerin yerini belirlemeyi amaçlamaktadır. Düşünülen çoklu yayılım modeli, görüş hattı ve iki yansımış yayılım hattı içeren üç ışımalı modeldir. Bu koşullarda, emitörün yerini belirlemek için, yayılım hatları arasındaki varış zaman farkı (VZF) ölçümleri kullanarak, sonlucu ifade çözümüne dayalı doğrusal olmayan denklemlerin çözüm algoritmasının direk ve kısa bir ispatı önerilmiştir. Çalışmada ayrıca, deniz üzerindeki ve çevresindeki yansıtıcıların, elektromanyetik modelleme ve sınıflandırılması da tartışmaktadır. Bu bağlamda, bilinen bazı yansıtıcıların bistatik yansıtma özellikleri analiz edilmekte ve yansıtma katsayıları literatür taraması ile bir araya getirilmektedir. Bir araya getirilen yansıtma katsayılarına göre, saçıcıları sınıflandırmak için veri tablosu sağlanmaktadır. Ayrıca, yer belirleme için verilen yaklaşımın benzetimi yapılmakta ve ölçüm hatasına yönelik basit analizler sunulmaktadır. This thesis presents an approach for localization of emitters over and around the sea by using passive scatterers and Geographic Information System (GIS). Multipath propagation model involves three-rays consisting of line-of-sight (LOS) propagation and two reflected propagation paths. For these conditions, a direct and short derivation of an algorithm based on the closed-form solution of the nonlinear equations for emitter localization using Time Difference of Arrival (TDOA) between the rays is proposed. The thesis also discusses Electromagnetic (EM) modeling and classification of scatterers over and around sea for localization problem. In this context, bistatic scattering properties of some known objects are analyzed and measured scattering coefficients are collected from the literature. According to gathered scattering coefficients, data table is provided to make classification of passive scatterers. Furthermore, performance of presented approach for localization is simulated under various conditions. Measurement error is also addressed and system performance is discussed shortly. 83

Bu tezde kararlı Darbe Tekrarlama Aralıklarına (DTA) sahip radarlarınkimliklendirilmesi üzerine bir yöntem çalışılmıştır. Ayrıca, sistemi denemek için tehditüretme simulatörü geliştirilmiştir. Tehdit üretme simulatörü, Radyo Frekansı, GelişAçısı, Darbe Genişliği ve Darbe Genliğinden oluşan Darbe Tanımlama Kelimesini(DTK) üretir. Ayrıca Darbe Genişliği dışındaki parametrelere, kullanıcı tarafındangirildiği taktirde gürültü de eklenebilir. Bu yöntem 3 kısımdan oluşmaktadır. BunlarKümelendirme, DTA çıkarımı ve Kimliklendirmedir. Gelen Darbe TanımlamaKelimeleri bu algoritmalar tarafından işlendikten sonra, tanımlanan tehditler çıktı olarakverilir. In this thesis, a methodology for identification of radar emitters with stable PulseRepetition Interval (PRI) is studied. Also, a simulator for threat generation is developedfor testing the system. Threat generation simulator generates Pulse Descriptor Words(PDW) that consists of Radio Frequency, Angle of Arrival, Pulse Width, PulseAmplitude and Time of Arrival values. Also, jitter can be injected to these parametersexcept Pulse Amplitude, according to the user's input. The methodology consists of 3parts. These are Clustering, PRI Estimation and Identification. The identified threats aregiven as output, after the incoming Pulse Descriptive Words are processed by thesealgorithms. 83

Bu çalışma operatörlerin ağ servis performansının, servis kalitesi açısından değerlendirilmesi ve diğer bir operatör ile kıyaslanması üzerine hazırlanmıştır. Mobil operatörlerin servis kalitesinin kıyaslanması için uygun performans göstergeleri belirlenmiştir.Performans değerlendirilmesi anahtar performans indikatörleri ile yapılmaktadır. Performans indikatörleri her bir kıyaslanacak operatör için belirlenen bir güzergahtan araçlı test metodu ile toplanarak elde edilmiştir. İndikatörlerin en önemlilerinden biri olan ses kalitesinin kıyaslanması için ?² ve Fisher test istatistiksel kıyaslama yöntemi anlatılmış ve sonuçları tartışılmıştır. This thesis is prepared for assessing and benchmarking network operators? service quality on the basis of quality of service. In order to make comparisons between mobile operators? service quality, appropriate performance indicators are identified. Performance is evaluated by key performance indicators. Performance indicators are obtained by vehicle test method on a specified route for each operator to be compared. One of the most important indicators, voice quality benchmarking is performed by ?² and Fisher test. These statistical methods for benchmarking are explained and results are discussed. 89

Bu tezde, çoklu bina yapılarında geçiş bölgesi kırınımları için Genel Kırınım Teorisine (GKT) dayalı kırınım algoritmaları özetlendi ve çoklu bina yapılarında elektrik alan tahmini için daha hızlı ve kesin sonuçlar veren daha gelişmiş bir GKT algoritması ileri sürüldü. Dışbükey zarf tekniğine dayalı eğim kırınımı modeli (EKDZ), Eğim kırınımı (EK) ve fresnel bölgesi kavramı üzerine kurulmuştur. Bu model karasal yayıncılıkta kapsama alanı kestiriminde de kullanılabilir. Bu tez ayrıca, GKT bazlı modelleri hesaplama süresi ve kesinlik için karşılaştırır. Üstelik, EK ve EKDZ modelleri, Kirchhoff-Huygens integrallerinin çözümü üzerine kurulan fiziksel optik modeli ile de karşılaştırılır. Daha hızlı ve kesin radio ağları planlaması yapmak için çok geniş çaptaki benzetimlerin sonuçları sunuldu ve tartışıldı. This thesis presents a review of diffraction algorithms based on Uniform Theory of Diffraction (UTD) for multiple diffractions, and proposes an improved UTD model for fast and more accurate field prediction for multiple diffractions. The proposed model is based on the improved version of slope UTD and Fresnel zone concept, called slope UTD with convex hull. This model can be used for coverage prediction in terrestrial broadcasting systems. The thesis also provides a comparison for UTD based algorithms, and discusses the results for computation time and accuracy. Furthermore, slope UTD and slope UTD with convex hull models are compared with a Physical Optics (PO) solution based on numerical computation of Kirchhoff-Huygens integrals. Results of extensive simulations are presented, and discussed for the development of fast and accurate radio network planning tools. 86

RF modülleri endüstriyel kontrol sistemlerinde pek çok uygulama alanları bulmaktadır. Bu tez çalışmasında RF modül tasarımı ve uygulaması analiz edilerek gerçeklenmiştir. Bu calışma sistem mimarisi, RF modülünün tasarımı, haberleşme performansı ve maliyeti hakkında bilgi vermektedir. Tasarım aşamasında basitlik ve düşük maliyet göz önünde tutulmuştur. Uygulama problemleri açıklanarak çüzümleri sunulmuştur. Çeşitli RF modul tasarımları örneklenmiş ve karşılaştırılmıştır.Sistemin denenmesi için iki senaryo uygulanmıştır. Bunlar iki noktalı ağ topolojisinde denenmiş ve performansları saha testleriyle ölçülmüştür. Bu tez çalışmasının içeriğinde de olan test sonuçları sistemin toplam performansını ortaya çıkarmıştır.Anahtar Kelimeler: Kablosuz Bilgi Aktarımı, Modbus Protokolü, RSSI, RF Modül RF Modules find many applications areas in industrial control systems. This thesis aims to analyze design and implementation of an RF module. This study presents the system architecture, the design of the RF module, the communication performance and the estimated cost in detail. Simplicity and low-cost design are the main objectives. The challenges and problems in the design and implementation phases are described and solutions are proposed. Various RF module design examples and comparisons are outlined.There are two scenarios for testing of the system. These are implemented on a two-point network and their performance is measured in field trials. The test results which are also included in this thesis reveal the system overall performance.Keywords: Wireless Data Communication, Modbus Protocol, RSSI, RF Module 79