VHF data technology in air traffic services

Abstract

In this thesis, we have introduced communication, navigation and surveillance system?s working principles and bottlenecks based on working performances used in Air Traffic Control systems. We investigated the possible system solution to meet current bottlenecks, safety issues and Air Traffic growth handling for today and in the future. Air Traffic Navigation continuation and communication quality regarding safety issues are directly dependent on the chosen technology base. Choosing the right technology to meet requirements is what we have searched in this thesis. The baseline technology of Broadband -VHF project is as in the fourth generation (4G) mobile communications. iv B-VHF approaches communication in two different ways The one from ground stations to aircrafts (forward link) is based on combination of OFDM-CDMA called MC-CDMA and the second link from aircraft to ground (reverse link) is based on combination of OFDM-FDMA. We added Code Division Multiplexing into the reverse link to enhance the link robustness against interferences and data security. In order to realize this, we developed a Matlab code to simulate its performances to observe whether this combination provides robustness against interferences. Using the simulation we have obtained BER results at different cyclic prefix, number of OFDM symbols, code length size and channel settings. BER obtained with the inclusion of CDM are slightly favorable as compared to OFDM only reverse link, however, the performance improvement is not within the expected scale

Bu tezde, Hava Trafik Kontrol sistemlerinde kullanılan haberleşme, seyrüsefer ve gözetim sistemlerinin çalışma performanslarını temel alarak çalışma prensipleri ve darboğaz tanımlamalarını yaptık. Günümüzde ve gelecekte karşılaşabileceğimiz darboğaz, güvenlik ve artan hava trafik sorunlarını karşılayabilecek muhtemel çözümleri araştırdık. Hava Trafik Seyrüsefer devamlılığı, haberleşme kalitesine bağlı güvenilirlik sorunları doğrudan seçilen teknolojiye bağlıdır. Bu tezde yapılan araştırma, ihtiyaçlarını karşılayabilecek doğru teknolojinin seçiminin sağlanmasıdır. B-VHF projesinde temel alınan teknoloji 4G mobil haberleşmesinde olduğu gibidir. B-VHF haberleşmesi, iki farklı yöntem ile yapılmıştır. Birincisi yer istasyonundan, uçağa yapılan haberleşme olup (forward link) burada OFDM-CDMA kullanılmıştır ve ikincisi ise uçaktan yer istasyonuna yapılan (reverse link) haberleşme olup OFDM-FDMA kullanılmıştır. Enterferanslara karşı direnç ve veri emniyetinin artırılması amacı ile reverse link'e CDM ekledik. Bu çalışmayı gerçekleştirmek için Matlab kodu geliştirerek CDM eklenmesi ile enterferanslara karşı direnç sağlanıp sağlanmadığını gözlemleyebilmek üzere simülasyon geliştirdik. Bu simülasyona göre farklı cyclic prefix, OFDM sembol sayıları, kod uzunluğu ve kanal ayarlamaları ile BER hesaplamaları yaptık. CDM eklenerek elde edilen BER değerlerinin az da olsa OFDM'e göre daha iyi olduğu gözlenmekle birlikte performans iyileştirmesi beklenildiği ölçekte değildir