Yerdurağan Yörüngeli ve Yerdurağan Yörüngeli Olmayan Uydu Ağlarının Birlikte Varlığı için Uygun Dışlama Bölgesi Tahmini

Abstract

Bu tezde, ekvator bölgesinde tipik bir Alçak Yörünge takımuydusu (AYT)'ndan Yerdurağan Yörünge (YDY) uydularının yer istasyonlarına yönelik, uyduların bir arada çalışması sebebiyle ortaya çıkabilecek enterferans, dışlama bölgesi daraltılarak analiz edilmektedir. Bu amaçla, Genetik Algoritma (GA) kullanılarak, AYT haberleşme linkinin dışlama açı minimizasyonu ve bant genişliği kullanımına dayalı baskın olmayan çözüm seti elde edilmesi için çok amaçlı bir optimizasyon problemi (ÇOP) tanımlanmıştır. 100 Mbps ve 200 Mbps veri hızlarında, başlangıç noktasına kıyasla dışlama açısının sırasıyla % 21.3 ve % 19.6'ya kadar azaltılabileceği gösterilmiştir. AYT iletişim sistemi için önerilen optimum operasyonel link parametre ayarlaması için sonuçlar incelendiğinde, YDY uydu sistemine yönelik enterferans riski en aza indirilmekte ve yeterli servis kalitesi temin edilmektedir. Bu çalışmada ayrıca bir arada var olan Yerdurağan Olmayan Yörünge (YDOY) ve YDY sistemleri için enterferans azaltma yöntemlerinin analizi ve karşılaştırmalı değerlendirmesi tartışılmaktadır. Bunun için, Uzaysal Izolasyon (UI), Güç Kontrolü (GK) ve Uzaysal Izolasyon Tabanlı Link Uyarlaması (UITLU) metodolojilerinin niceliksel performans değerlendirmesi yapılmıştır. UI ve GK teknikleri ile karşılaştırıldığında, UITLU tekniğinin dışlama açısı metodolojisini daha etkin bir şekilde kullandığı gösterilmektedir. Çeşitli operasyonel koşullarda, GK yöntemi ve UITLU yöntemi birlikte uygulandığında ise, Dışlama Açısı (DA), 100 Mbps veri hızı için % 8'e, 200 Mbps veri hızı için % 8.5'e kadar düşürülebilmektedir. Bu çalışmada sunulan performans değerlendirmesi, uydu operatörüne veya karar vericiye, farklı yörünge uydularının bir arada operasyonu sebebiyle ortaya çıkabilecek enterferansın önlenmesi için uygulanacak enterferans önleme stratejisini belirlemede yardımcı olmaktadır.

In this thesis, the co-existence downlink interference from a typical Low Earth Orbit (LEO) constellation to earth stations of Geostationary Earth Orbit (GEO) satellites is analysed by performing minimization of Exclusion Zone-(EZ) on the equatorial region. Using the Genetic Algorithm (GA), a multi-objective optimization problem (MOP) is formulated for non-dominant solutions set based on Exclusive Angle (EA) minimization and bandwidth utilization of the LEO communication link. At transmission bit rates of 100 Mbps and 200 Mbps, it is shown that the EA can be reduced up to % 21.3 and % 19.6, respectively, when compared to the initial anchor point. For the LEO communication system, the proposed optimal operational setting minimizes interference risk to the GEO satellite system as well as ensuring Quality of Service (QoS). Additionally, analysis and comparative evaluation of interference mitigation methods for coexisting Non-Geostationary Earth (NGEO) and Geostationary Earth (GEO) systems are discussed. Afterwards, the quantitative performance assessment of Spatial Isolation (SI), Power Control (PC), and Spatial Isolation-Based Link Adaptation (SILA) methodologies is performed. When compared to SI and PC techniques, the SILA technique utilizes the EA methodology more effectively. In various operating settings, the EA can be reduced up to % 8 for 100 Mbps and % 8.5 for 200 Mbps transmission bit rates when the PC method and the SILA method are combined. The performance assessment presented in this study may assist the satellite operator or decision-maker in determining the suitable mitigation strategy to apply in the event of co-existence interference.