Sualtı optik iletişim sistemlerinde mevsimsel klorofil yoğunluğunun haberleşme performansına etkisinin araştırılması

Abstract

Sualtı haberleşme sistemleri, günümüze kadar insanlığın denizaltı araştırmaları, askeri stratejiler ve iletişim ihtiyaçları gibi çeşitli alanlardaki uygulamaları aracılığıyla önemli bir gelişim göstermiştir. Bu tez çalışmasında, Türkiye denizlerinde mevsimsel klorofil yoğunluğu değişimlerinin sualtı optik haberleşme sistemlerine etkileri araştırılmıştır. Özellikle emilim ve saçılma katsayılarının, modülasyon teknikleri (8-PPM, 8-PSK, 8-FSK) üzerindeki etkileri analiz edilmiştir. MATLAB yazılımında yapılan benzetimler, Akdeniz, Karadeniz, Marmara Denizi ve Ege Denizi için ayrı ayrı gerçekleştirilmiş; emilim, saçılma, zayıflama katsayısı, çıkış gücü değerleri elde edilmiştir. Elde edilen değerler, modülasyon teknikleri kullanılarak oluşturulan kanal modellerinde farklı dalga boylarında değerlendirilmiş ve sinyal-gürültü oranı (SNR) değişimine bağlı olarak bit hata oranı (BER) parametreleri incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar incelendiğinde 400-500 nm (mavi-yeşil) dalga boyu aralığında zayıflama katsayılarının daha düşük olduğu ve güç kayıplarının minimal düzeyde kaldığı gözlemlenmiştir. Akdeniz, Karadeniz, Marmara Denizi ve Ege Denizi için ayrı ayrı elde edilen en düşük BER değerleri kıyaslandığında en düşük BER değeri yani en iyi haberleşme performansı sağlayan modülasyon tipleri sırasıyla 8-FSK, 8-PSK, 8-PPM olmuştur. Modülasyon tiplerine göre elde edilen BER değerleri incelendiğinde, özellikle 8-FSK modülasyon tekniğinin diğer tekniklere kıyasla daha dayanıklı olduğunu ortaya koymuştur.Underwater communication systems have significantly evolved through various applications such as submarine research, military strategies, and communication needs. In this thesis, the effects of seasonal chlorophyll concentration variations in Turkish seas on underwater optical communication systems have been investigated. Specifically, the impacts of absorption and scattering coefficients on modulation techniques (8-PPM, 8-PSK, 8-FSK) have been analyzed. Simulations conducted using MATLAB were performed separately for the Mediterranean Sea, the Black Sea, the Sea of Marmara, and the Aegean Sea, obtaining values for absorption, scattering, attenuation coefficients, and output power. These values were evaluated at different wavelengths within the channel models created using modulation techniques, and bit error rate (BER) parameters were examined based on the variation in signal-to-noise ratio (SNR). The results indicate that attenuation coefficients are lower, and power losses remain minimal in the 400-500 nm (blue-green) wavelength range. When comparing the lowest BER values obtained for the Mediterranean Sea, the Black Sea, the Sea of Marmara, and the Aegean Sea, the modulation types that provided the best communication performance, in order, were 8-FSK, 8-PSK, and 8-PPM. Analyzing the BER values obtained for each modulation type revealed that the 8-FSK modulation technique demonstrated greater robustness compared to the other techniques.