Yazar
Nahl, Muhammed
Basım Tarihi
2022-06-16T08:15:49Z
Tür
Belge
Dil
İngilizce
Dijital
Evet
Yazma
Hayır
Kütüphane
Özyeğin Üniversitesi
Kayıt Numarası
835044f5-3e55-4e6f-946b-98dbd8a7ca0c
Lokasyon
Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü
Tarih
2022-06-16T08:15:49Z
Örnek Metin
Görünür Işık İletişimi (VLC) teknolojisi, 5G ötesi iletişim ağlarında düşük uygulama maliyeti, yüksek enerji verimliliği ve yüksek hızlı veri iletimi sağlayan, gelecek vaat eden bir kablosuz iletişim sistemi çözümüdür. VLC sistemleri, artan yüksek kapasite taleplerini karşılamak amacıyla mevcut Radyo Frekansı (RF) tabanlı kablosuz iletişim sistemlerinin tamamlayıcısı veya alternatifi olarak değerlendirilebilir. VLC sistemlerinde verici olarak Işık Yayan Diyotlar (LED'ler), alıcı olarak ise Fotodedektörler (PD'ler) kullanılır. İç ortamlar için yeterli aydınlatma sağlamak amacıyla birden fazla LED yerleştirilmiştir. Bu özellik, spektral verimliliği artırarak yüksek veri hızlarına ulaşmak amacıyla Çoklu Giriş Çoklu Çıkış (MIMO) iletişim sistemlerini uygulamak için kullanılabilir. Ancak LED'ler yalnızca tek kutuplu sinyalleri iletebilir. Ayrıca, VLC kanalının doğası frekans seçicidir ve bu, kritik Semboller Arası Girişim (ISI) nedeniyle VLC sisteminin performansında önemli bir bozulmaya neden olur. VLC sisteminin ISI'sının üstesinden gelmek için darbe modülasyonuna ve Dik Frekans Bölmeli Çoğullamaya (OFDM) dayalı çeşitli şemalar önerilmiştir. Tek Kutuplu Dik Frekans Bölmeli Çoğullama (U-OFDM) olarak adlandırılan yeni Optik Ortogonal Frekans Bölmeli Çoğullama (O-OFDM), yeni ortaya çıkan VLC sistemleri için çekici bir çözüm olarak görünmektedir. 5G ve 5G ötesindeki iletişim ağlarının geleceğinde, spektral verimliliğin uyarlanabilir iletim tekniği ile MIMO aracılığıyla daha da geliştirilmesi gerekmektedir. Bunlardan hareketle, hem tek taşıyıcılı hem de çoklu taşıyıcıdaki MIMO VLC sistemleri için spektral verimliliği ve Bit Hata Oranı (BER) performansını artırmaya odaklanıyoruz. İlk olarak, tek taşıyıcılı MIMO VLC sistemleri için, mevcut ASM ve Genelleştirilmiş Uzaysal Modülasyon (GSM) şemalarına kıyasla sabit toplam LED sayısıyla daha iyi ortalama Sembol Hata Oranı (SER) ve daha yüksek spektral verimlilik elde etmek için Esnek Genelleştirilmiş Uzaysal Modülasyon (FGSM) olarak adlandırılan yeni bir Uyarlanabilir Uzaysal Modülasyon (ASM) şeması öneriyoruz. Önerilen sistem, modülasyon boyutlarını mevcut LED'lerin yanı sıra aktif LED'lerin sayısına göre de değiştirir. Modülasyon boyutlarının seçimi, önceden tanımlanmış bir spektral verimlilik değeri altında ortalama SER için bir optimizasyon problemine dayanmaktadır. Önerilen sistem için yaklaşık ortalama SER'nin kapalı formda bir ifadesini türetiyoruz ve kod çözme karmaşıklığını değerlendiriyoruz. FGSM şemasının gelecekteki MIMO-VLC sistemleri için potansiyel bir aday olabileceğini gösteriyoruz. İkinci olarak, öncelikle U-OFDM'nin faydalarından yararlanmak amacıyla U-OFDM ile birlikte MIMO VLC sistemi için uyarlanabilir iletim tekniği öneriyoruz. Önerilen uyarlanabilir MIMO U-OFDM VLC sistemi, bir dizi farklı modülasyon boyutunu mümkün kılan üç farklı MIMO modunu desteklemek için uygulanmıştır. Dikkate alınan MIMO modları, Tekrarlı Kodlama (RC), Uzamsal Çoğullama (SMUX) ve Uzamsal Modülasyondur (SM). RC'de aynı sinyal tüm LED'lerden aynı anda iletilirken, SMUX'taki tüm LED'lerden bağımsız sinyaller aynı anda iletilir. SM tekniğinde tek bir LED etkinleştirilir ve etkinleştirilen LED'in indeksi modüle edilmiş sinyallere ek olarak bilgi taşır. Alınan Sinyal-Gürültü Oranına (SNR) ve hedef BER'e bağlı olarak önerilen uyarlanabilir iletim sistemi, mevcut MIMO modları arasında geçiş yapar ve daha yüksek spektral verimlilik elde etmek için modülasyon boyutunu ayarlar. Önerilen U-OFDM sistemi, 8×8, 4×4 ve 2×2 MIMO sistemleri için gerçekçi kanal modelleriyle farklı VLC MIMO kurulumlarına uygulanmıştır. Son zamanlarda, Genelleştirilmiş LED İndeks Modülasyonu (GLIM), yeni ortaya çıkan VLC sistemleri için çekici bir MIMO OFDM şeması olarak görünmektedir. Bu nedenle, bu tezin son bölümünde, MIMO VLC sistemleri için Büyüklük ve Sarma Aşamalı OFDM (MW-OFDM) şeması öneriyoruz. Önerilen MW-OFDM şeması, geleneksel GLIM-OFDM ile karşılaştırıldığında LED sayısındaki kısıtlamayı azaltmak için karmaşık sinyallerin büyüklükler ve sarma fazları ile kutupsal forma dönüştürülmesine dayanır. Ayrıca önerilen şema için Maksimum Olabilirlik (ML) tahmincisi türetilmiştir. Önerilen MW-OFDM şeması, geleneksel GLIM-OFDM ile karşılaştırıldığında ortalama bit hata oranını iyileştirir ve kod çözme karmaşıklığında önemli bir azalma sağlar. Ayrıca, önerilen şemanın geleneksel GLIM-OFDM ile karşılaştırıldığında aynı spektral verimliliği sağlaması için yarım sayıda LED gerekmektedir., Görünür Işık Haberleşme (VLC) teknolojisi; 5G'nin ötesindeki ağlarda kablosuz iletişim sonuçları veren umut bir çözümdür. Düşük uygulama maliyeti, yüksek enerji verimliliği ve yüksek hızlarda veri ısıtıcıları sağlar. VLC sistemleri, yüksek kapasitenin uzunluğunu karşılamak için mevcut Radyo Frekansı (RF) tabanlı kablosuz iletişim sistemleri için tamamlayıcı veya alternatif olarak mevcuttur. VLC sistemlerinde, ışık yayan Diyotlar (LED'ler) geri-verici olarak ve Fotodetektörler (PD'ler) alıcı olarak kullanılır. İç mekan ortamları için yeterli aydınlatma sağlamak amacıyla birden fazla LED monte edilmiştir. Bu özel, spektral verimliliği artırarak yüksek veri hızlarına ulaşmak için Çok Girişli Çok Çıkışlı (MIMO) iletişim sistemlerini gösterir. Ancak LED'ler yalnızca tek kutuplu olarak iletilebilir. Ayrıca, VLC kanalının genişliğinin frekansı seçicidir, bu da kritik Semboller Arası Girişim (ISI) nedeniyle VLC sisteminin performansında önemli ölçüde bozulmaya neden olur. VLC sisteminin ISI'sinin genişletilmesi 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 mevcut, ortaya çıkan VLC sistemleri için çekici bir çözüm olarak görülmektedir. 5G'nin geleceğinde ve 5G iletişim ağlarının ötesinde, spektral hızda adaptif aktarım teknolojisi ile MIMO aracılığıyla daha da geliştirilmesi gerekmektedir. Bunları gerekçelendirerek, öncelikle MIMO VLC sonuçları daha iyi ortalama Sembol Hata oranı (SER) ve daha yüksek spektral verimlilik elde etmek için sabit bir toplam sayıda Mevcut ASM ve Genelleştirilmiş Uzaysal Modülasyon (GSM) şemalarıyla karşı LED'ler. önerilen sistem, mevcut LED'lerin yanı sıra aktif LED'lerin kesilmesine göre modül-asyon boyutlarını değiştirir. Modülasyon boyutlarının seçimi, spektral verimlilikler önceden tanınan bir değer altında ortalama SER için bir raporlama problemine dayanmaktadır. önerilen sistem için yaklaşık ortalama SER'nin kapalı biçiminde bir bölümün türünüz ve kod çözme karmaşıklığını değerlendiririz. FGSM değişikliklerinin MIMO-VLC sistemleri için potansiyel bir aday olabileceğini gösteriyoruz. İkinci olarak, U-OFDM'den faydalanmak için MIMO VLC sistemi için U-OFDM ile birlikte uyarlamalı depolama sistemi kullanılır. Önerilen uyarlanabilir MIMO U-OFDM VLC sistemi, bir dizi farklı modülasyon boyutu sağlayan üç farklı MIMO modunu desteklemek için uygulanır. Dikkate alınan MIMO modları Tekrar Kodlama (RC), Mekansal Çoklama (SMUX) ve Mekansal Modülasyon (SM) 'dir. RC'de, aynı sinyal tüm LED'lerden eşzamanlı olarak iletilirken, bağımsızlar SMUX'daki tüm LED'lerden aynı anda iletilir. SM tekniğinde, tek bir LED etkinleştirilir ve etkinleştirilen LED'in dizini modüle edilmiş açılman yanı sıra bilgi taşınır. Alınan Sinyal-Gürültü Oranına (SNR) ve hedef Bit Hata Oranına (BER) bağlı olarak, önerilen uyarlamalı dağıtım sistemi mevcut MIMO modları arasında geçiş yapar ve daha yüksek spektral verimlilik elde etmek için modülasyon sıcaklık ayarları. Önerilen U-OFDM sistemi, 8x8, 4x4 ve 2x2 MIMO sistemleri için prosedür kanal modellerine sahip farklı VLC MIMO kurulumlarına uygulanır. Son zamanlarda, Genelleştirilmiş LED Dizin Modülasyonu (GLIM), ortaya çıkan VLC sistemleri için çekici bir MIMO OFDM yazılımı olarak ortaya çıkıyor. Bu nedenle, bu tezin son bölümünde, MIMO VLC sistemleri için bir Magnitude and Wrap-Phase OFDM (MW-OFDM) yedekleme programı. Önerilen MW-OFDM sistemi, geleneksel GLIM-OFDM'e kıyasla LED sayısında kısıtlamayı azaltmak için karmaşıklıkta sinyalin büyüklüğe ve değiştirilme aşamasına dönüştürülmesini kullanır. Ayrıca önerilen şema için bir ML Tahmincisi (MLE) türetilir. Geleneksel GLIM ile karşılaştırıldığında, önerilen MW-OFDM aynı spektral verimliliği sağlamakta ve aynı zamanda ortalama BER'i geliştirmek için yarım adet LED gerektirir. Ayrıca, önerilen MW-OFDM'in çözme karmaşıklığı geleneksel GLIM-OFDM ile karşılaştırıldığında önemli ölçüde azaltılır.
