نویسنده
النحل، محمد
تاریخ انتشار
2022-06-16T08:15:49Z
نوع
سند
زبان
انگلیسی
دیجیتال
بله
نسخه خطی
خیر
کتابخانه
دانشگاه اوزیغین
شماره ثبت
835044f5-3e55-4e6f-946b-98dbd8a7ca0c
محل کتابخانه
گروه مهندسی برق و الکترونیک
تاریخ
2022-06-16T08:15:49Z
متن نمونه
فناوری Visible Light Communication (VLC) یک راه حل امیدوارکننده برای سیستم های ارتباطی بی سیم در فراتر از شبکه های ارتباطی 5G است که هزینه پیاده سازی پایین، راندمان انرژی بالا و انتقال داده با سرعت بالا را فراهم می کند. سیستم های VLC را می توان به عنوان مکمل یا جایگزینی برای سیستم های ارتباطی بی سیم مبتنی بر فرکانس رادیویی (RF) موجود در نظر گرفت تا نیازهای افزایش ظرفیت بالا را برآورده کند. در سیستم های VLC، دیودهای ساطع نور (LED) به عنوان فرستنده و آشکارسازهای نوری (PDs) به عنوان گیرنده استفاده می شوند. LED های متعددی برای ارائه روشنایی کافی برای محیط های داخلی نصب شده اند. این ویژگی را می توان برای پیاده سازی سیستم های ارتباطی چند ورودی چند خروجی (MIMO) به منظور دستیابی به نرخ داده های بالا با بهبود کارایی طیفی مورد استفاده قرار داد. با این حال، LED ها فقط می توانند سیگنال های تک قطبی را منتقل کنند. علاوه بر این، ماهیت کانال VLC فرکانس انتخابی است، که باعث تخریب قابل توجهی در عملکرد سیستم VLC به دلیل تداخل بین نمادهای بحرانی (ISI) می شود. چندین طرح مبتنی بر مدولاسیون پالس و تقسیم فرکانس متعامد (OFDM) برای غلبه بر ISI سیستم VLC پیشنهاد شده است. یک Multiplexing تقسیم فرکانس متعامد نوری جدید (O-OFDM)، که به عنوان یک چند قطبی تقسیم فرکانس متعامد (U-OFDM) شناخته می شود، به عنوان یک راه حل جذاب برای سیستم های VLC در حال ظهور ظاهر می شود. در آینده شبکه های ارتباطی 5G و فراتر از آن، کارایی طیفی از طریق MIMO با تکنیک انتقال تطبیقی نیاز به بهبود بیشتری دارد. با انگیزه این موارد، ما بر روی بهبود کارایی طیفی و نرخ خطای بیت (BER) برای سیستمهای MIMO VLC در هر دو نوع حامل و چند حامل تمرکز میکنیم. در مرحله اول، ما یک طرح مدولاسیون فضایی تطبیقی (ASM) جدید، به نام مدولاسیون فضایی تعمیمپذیر انعطافپذیر (FGSM) برای سیستمهای MIMO VLC تک حامل برای دستیابی به میانگین نرخ خطای نماد بهتر (SER) و راندمان طیفی بالاتر با تعداد کلی ثابت LEDها در مقایسه با طرحهای کلی و عمومی LED (Spatial) موجود پیشنهاد میکنیم. سیستم پیشنهادی اندازه مدولاسیون را نسبت به LED های موجود و همچنین تعداد LED های فعال تغییر می دهد. انتخاب اندازه های مدولاسیون بر اساس یک مسئله بهینه سازی برای میانگین SER تحت یک مقدار از پیش تعریف شده بازده طیفی است. ما یک بیان فرم بسته از میانگین تقریبی SER برای سیستم پیشنهادی استخراج میکنیم و پیچیدگی رمزگشایی آن را ارزیابی میکنیم. ما نشان میدهیم که طرح FGSM میتواند یک نامزد بالقوه برای سیستمهای MIMO-VLC آینده باشد. ثانیا، ما ابتدا روش انتقال تطبیقی را برای سیستم MIMO VLC در رابطه با U-OFDM برای بهرهبرداری از مزایای U-OFDM پیشنهاد میکنیم. سیستم پیشنهادی تطبیقی MIMO U-OFDM VLC برای پشتیبانی از سه حالت مختلف MIMO که مجموعهای از اندازههای مدولاسیون مختلف را فعال میکنند، اجرا میشود. حالت های MIMO در نظر گرفته شده عبارتند از Repetition Coding (RC)، Spatial Multiplexing (SMUX) و Spatial Modulation (SM). در RC، سیگنال یکسان به طور همزمان از همه LED ها منتقل می شود، در حالی که سیگنال های مستقل به طور همزمان از همه LED های SMUX منتقل می شوند. در تکنیک SM، یک LED فعال می شود و شاخص LED فعال شده علاوه بر سیگنال های مدوله شده، اطلاعاتی را نیز حمل می کند. بسته به نسبت سیگنال به نویز دریافتی (SNR) و BER هدف، سیستم انتقال تطبیقی پیشنهادی بین حالتهای MIMO موجود سوئیچ میکند و اندازه مدولاسیون خود را برای دستیابی به بازده طیفی بالاتر تنظیم میکند. سیستم U-OFDM پیشنهادی بر روی تنظیمات مختلف VLC MIMO با مدلهای کانال واقعی برای سیستمهای MIMO 8×8، 4×4 و 2×2 اعمال میشود. اخیرا، مدولاسیون شاخص LED تعمیم یافته (GLIM) به عنوان یک طرح جذاب MIMO OFDM برای سیستم های VLC در حال ظهور ظاهر می شود. بنابراین، در بخش آخر این پایان نامه، ما یک طرح OFDM (MW-OFDM) مقدار و فاز بسته بندی را برای سیستم های MIMO VLC پیشنهاد می کنیم. طرح پیشنهادی MW-OFDM بر تبدیل سیگنال های پیچیده به شکل قطبی با مقادیر و فازهای بسته بندی تکیه دارد تا محدودیت تعداد LED ها را در مقایسه با GLIM-OFDM معمولی کاهش دهد. علاوه بر این، برآوردگر حداکثر احتمال (ML) برای طرح پیشنهادی مشتق شده است. طرح پیشنهادی MW-OFDM نرخ خطای بیت متوسط را بهبود می بخشد و کاهش قابل توجهی در پیچیدگی رمزگشایی در مقایسه با GLIM-OFDM معمولی ارائه می دهد. علاوه بر این، نصف تعداد LED برای طرح پیشنهادی مورد نیاز است تا بازده طیفی مشابهی را در مقایسه با GLIM-OFDM معمولی، Görünür Işık Haberleşme (VLC) teknolojisi ارائه دهد. 5G'nin ötesindeki ağlarda kablosuz iletişim sistemlerinin umut verici bir çözümüdür. دوشوک اویگولاما مالییتی، یوکسک انرژی وریمللیغی و یوکسک هیزلا ویری ایلتیمی ساغلار. VLC sistemleri, yüksek kapasitenin artırılması taleplerini karşılamak için mevcut Radyo Frekansı (RF) tabanlı kablosuz iletişim sistemleri için tamamlayıcı veya alternatif olarak düşünülebilir. VLC sistemlerinde، ışık yayan Diyotlar (LED'ler) geri-verici olarak ve Fotodetektörler (PD'ler) alıcı olarak kullanılır. İç mekan ortamları için yeterli aydınlatma sağlamak üzere birden fazla LED monte edilmiştir. Bu özellik، spektral verimliliği artırarak yüksek veri hızlarına ulaşmak için Çok Girişli Çok Çıkışlı (MIMO) iletişim sistemlerini uygulamak için kullanılabilir. Ancak, LED'ler yalnızca tek kutuplu sinyalleri iletebilir. Ayrıca, VLC kanalının doğası frekans seçicidir, bu da kritik Semboller Arası Girişim (ISI) nedeniyle VLC سیستمin performansında önemli ölçüde bozulmaya neden olur. سیستم VLC در ISI'sinin üstesinden gelmek için darbe modülasyonu ve Ortogonal Frekans Bölmeli Çoğullamaya (OFDM) dayanan birkaç şema önerilmiştir. Yeni Optik Ortogonal Frekans Bölmeli Çoğullama (O-OFDM)، Tek Kutuplu Ortogonal Frekans Bölmeli Çoğullama (U-OFDM) olarak adlandırılan، ortaya çıkan VLC sistemleri için çekici bir çözüm olarak görülm. 5G'nin geleceğinde و 5G iletişim ağlarının ötesinde، spektral verimliliğin adaptif iletim tekniği ile MIMO aracılığıyla daha da geliştirilmesi gerekmektedir. Bunları motive ederek, öncelikle MIMO VLC systemlerinin daha iyi ortalama Symbol Error rate (SER) و daha yüksek spektral verimlilik elde etmek için sabit bir toplam sayıda Mevcut ASM و مدولاسیون فضایی تعمیم یافته (GSM) LED Önerilen sistem, mevcut LED'lerin yanı sıra aktif LED'lerin sayısına göre modül-asyon boyutlarını değiştirir. Modülasyon boyutlarının seçimi, spektral verimliliğin önceden tanı-mlanmış bir değeri altında ortalama SER için bir optimization problemine dayanmaktadır. Önerilen sistem için yaklaşık ortalama SER'nin kapalı formda bir ifadesini türetiriz ve kod çözme karmaşıklığını değerlendiririz. FGSM şemasının gelecekteki MIMO-VLC sistemleri için potansiyel bir aday olabileceğini gösteriyoruz. İkinci olarak, U-OFDM avantajlarından yararlanmak için MIMO VLC sistemi için U-OFDM ile birlikte uyarlamalı iletim tekniği öneriyoruz. Önerilen uyarlanabilir MIMO U-OFDM VLC sistemi, bir dizi farklı modulasyon boyutu sağlayan üç farklı MIMO modunu desteklemek için uygulanır. Dikkate alınan MIMO modları Tekrar Kodlama (RC)، Mekansal Çoklama (SMUX) و Mekansal Modülasyon (SM) 'dir. RC'de، aynı sinyal tum LED'lerden eşzamanlı olarak iletilirken, bağımsız sinyaller SMUX'daki tum LED'lerden aynı anda iletilir. SM Tekniğinde، تک بیر LED etkinleştirilir و etkinleştir-ilen LED'in dizini module edilmiş sinyallerin yanı sıra bilgi taşır. Alınan Sinyal-Gürültü Oranına (SNR) ve hedef Bit Hata Oranına (BER) bağlı olarak, önerilen uyarlamalı iletim sistemi mevcut MIMO modları arasında geçiş yapar ve daha yüksek spektral verimlilik elde modüyarlasyon. Önerilen U-OFDM sistemi, 8x8, 4x4 ve 2x2 MIMO sistemleri için gerçekçi channel modellerine sahip farklı VLC MIMO kurulumlarına uygulanır. Son zamanlarda، تعمیم یافته LED Index Modulation (GLIM)، ortaya çıkan VLC sistemleri için çekici bir MIMO OFDM şeması olarak ortaya çıkmaktadır. Bu nedenle، bu tezin son bölümünde، MIMO VLC sistemleri için bir Magnitude and Wrap-Phase OFDM (MW-OFDM) şeması öneriyoruz. Önerilen MW-OFDM sistemi, geleneksel GLIM-OFDM'e kıyasla LED sayısındaki kısıtlamayı azaltmak için karmaşık sinyalin büyüklüğe ve sargı fazına dönüştürülmsini kullanır. Ayrıca, önerilen şema için bir ML Tahmincisi (MLE) türetilir. Geleneksel GLIM ile karşılaştırıldığında, önerilen MW-OFDM aynı spektral verimliliği sağlamak و aynı zamanda ortalama BER'i geliştirmek için yarım sayıda LED gerektirir. Ayrıca, önerilen MW-OFDM'in kod çözme karmaşıklığı geleneksel GLIM-OFDM ile kıyaslandığında önemli ölçüde azalır.
