Yazar
Narmanlıoğlu, Ömer
Basım Tarihi
2022-06-16T11:45:48Z
Tür
Belge
Dil
İngilizce
Dijital
Evet
Yazma
Hayır
Kütüphane
Özyeğin Üniversitesi
Kayıt Numarası
e85e2196-c7d0-4a57-9b03-52a38118ed2a
Lokasyon
Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü
Tarih
2022-06-16T11:45:48Z
Örnek Metin
Görünür ışık frekans bandında (390-700 nm) çalışan optik kablosuz iletişim sistemlerine görünür ışık iletişimi (VLC) adı verilmektedir. VLC sistemleri, ışık yayan diyotların (LED'ler) insan gözü ve aydınlatma seviyeleri üzerinde herhangi bir olumsuz etki yaratmadan çok yüksek hızlarda modüle edilmesi prensibine dayanmaktadır. VLC erişim noktaları (AP'ler) olarak kullanılan LED'ler, hem iç mekanlarda (örn. ev ve ofis aydınlatması vb.) hem de dış mekanlarda (örn. sokak lambaları, trafik ışıkları, araç ön/arka lambaları vb.) giderek daha fazla kullanılmaktadır. LED'lerin hem aydınlatma hem de iletişim amaçlı ikili kullanımı devrim niteliğinde bir çözümdür ve kablosuz iletişimde yeni bir çağ açma potansiyeline sahiptir. Bu bağlamda VLC endüstrinin ilgisini çekmiş ve ilgili uluslararası standardizasyon çalışmaları başlamıştır. Bu tezde, yüksek bağlantı güvenilirliğine sahip, yüksek hızlı VLC sistemleri geliştirilmiştir. Hem aydınlatmayı hem de iletişimi destekleyen ikili işlevsellik göz önünde bulundurularak, hedeflenen yüksek veri hızlarını ve bağlantı güvenilirliğini karşılamak için uyarlanabilir iletim, ortogonal frekans bölmeli çoğullama (OFDM), çok girişli çoklu çıkış (MIMO) ve hüzme oluşturmalı devasa MIMO dahil olmak üzere gelişmiş fiziksel katman (PHY) teknikleri araştırılıyor. MIMO iletimleri için kapalı oda ortamında mevcut olan birden fazla LED'den yararlanmak için koordineli ve ortak bir sinyal işleme mekanizmasının devreye alınması gerekir. Bu amaçla ilk olarak temel bant birimlerinin (BBU'lar) VLC AP'lerden ayrılarak tüm sinyal işleme birimlerinin çalıştığı merkezi bir birime (CU) kaydırıldığı merkezi bir platform önerilmiştir. Daha sonra iki farklı ileri düzey PHY tekniği tasarlanmış ve önerilen platform üzerinde çalıştırılmıştır. İlk olarak, tekrarlı kodlama ve uzaysal çoğullama arasında MIMO mod geçişli OFDM tabanlı VLC sistemi için uyarlanabilir bit ve güç yüklemesi tasarlanmıştır. Hedeflenen bit hata oranını karşılarken modülasyon sırası, güç seviyesi ve MIMO modunun uygun seçimi yoluyla veri hızını maksimuma çıkarmayı amaçlayan bir optimizasyon problemi olarak uyarlanabilir algoritma tasarımı formüle edilmiş ve çözülmüştür. İkinci bir gelişmiş PHY tekniği olarak, büyük MIMO iletimi araştırılmaktadır. Büyük MIMO'nun tüm avantajlarından yararlanmak için verici tarafında kanal durumu bilgisinin mevcut olması gerekir. DL pilot sinyalleri aracılığıyla aşağı bağlantı (DL) kanalının tahmini, hem DL'de hem de yukarı bağlantıda (UL) büyük pilot yüküne neden olur ve uygun şekilde tasarlanmadığı takdirde büyük MIMO sisteminin uygulanmasını olanaksız hale getirir. Bu nedenle analiz sınırlı sayıda DL pilot sinyali dikkate alınarak yapılır. İç ortam geometrisinden ve aydınlatma armatürlerinin yerleşiminden yararlanarak küresel kanal matrisi elde etmek için enterpolasyonun yapıldığı mekansal, frekans ve zaman alanlarında farklı pilot düzenlemeler (PA'lar) önerilmektedir. Değişen ağ koşullarına göre DL ve UL veri hızlarını dengelemek için uyarlanabilir bir PA seçimi ayrıca tasarlanmıştır. Merkezi platform, VLC'yi heterojen bir ağ mimarisinde mevcut kablosuz iletişim teknolojileriyle (milimetre dalga (MMW) iletimi gibi) entegre etme avantajına da sahiptir. Merkezi platformda, VLC ağına benzer şekilde BBU, MMW AP'den ayrılır ve aynı CU içinde bulunur. Genel ağ mimarisinin küresel görünümünden yararlanılarak, uyarlanabilir bir dikey (MMW ve VLC AP'ler arasında) ve yatay (VLC AP'ler arasında) devir protokolü, genel ağ performansını artırmak için daha da tasarlanmıştır. Protokol, değerleri halihazırda mevcut olan ağ performansı ölçümlerine (örneğin, veri hızları, bağlı kullanıcı ekipmanı sayısı) dayalı olarak anında ayarlanan teknolojiye özgü ofset parametrelerini içerir. VLC sistemleri, insan gözü ve aydınlatma seviyeleri üzerinde herhangi bir olumsuz etki yaratmadan, ışık yayan diyotların (ışık yayan diyot, LED) çok yüksek hızlarda modül montajına dayanmaktadır. VLC erişim noktası (access point, AP) olarak kullanılan LED'lerin hem iç mekanlarda (örn. ev ve ofis aydınlatması vb.) hem de dış mekanlarda (örn. sokak lambaları, trafik ışıkları, araç ön/arka ışıklar vb.) kullanımı giderek artmaktadır. LED'lerin hem aydınlatma hem de haberleşme özellikleri için ikili kullanımı, devrim niteliğinde bir çözümdür ve kablosuz iletişimde yeni bir dönem açılma potansiyeline sahiptir. Bu bağlamda, VLC endüstriyel ilgiyi çekmiş ve ilgili uluslararası standardizasyon çalışmaları devam etmektedir. Bu tezde, yüksek bağlantı esnekliğine sahip, yüksek veri hızlı VLC sistemleri bulunmaktadır. Hem aydınlatmayı hem de iletişimi destekleyen ikili işlevsellik göz önünde bulundurmak, hedeflenen yüksek veri hızlarını ve bağlantı güvenilirliğini karşılamak için; adaptif dağıtım, dikey frekans bölmeli çoklama (ortogonal frekans bölmeli çoğullama, OFDM), çok girişli çok çıkışlı (multiple-input multiple-output, MIMO) ve hüzmeleme (beamforming) ile yoğun (massive) MIMO yayını dahil olmak üzere geliştirilmiş fiziksel parçacık katmanları araştırılmıştır. MIMO aktarımı amacıyla birden fazla sayıda LED'leri kullanmak için, uyumlu ve ortak bir sinyal işleme aralıkları kurulmalıdır. Bu amaçlanan ilk olarak merkezi (merkezi) bir platform önerilmiştir. Bu platformda, temel bant birimleri (temel bant birimi, BBU) LED'lerden ayrılıp; Tüm sinyal işleme birimlerinin birlikte yürütülmesi, merkezi birime (merkezi birim, CU) kaydırılmıştır. Ayrıca iki farklı gelişmiş PHY sistemi tasarlanmış ve önerilen platform üzerinde çalıştırılmıştır. İlk olarak, bit ve güç yükleme (bit ve güç yükleme) özelliğine sahip, tekrarlı kodlama (tekrarlı kodlama) ve uzamsal çoklama (uzamsal çoğullama) arasında MIMO mod taşıma kabiliyetine sahip OFDM tabanlı VLC sistemi tasarlanmıştır. Hedeflenen bit hata sorunları karşılarken, veri akışını en üst düzeyde tutmayı hedefleyen adaptif çalışmayı; modülasyon tipi, güç özellikleri ve MIMO özelliklerine bağlı olan bir kapasite problemi olarak formüle edilmiş ve çözülmüştür. İkinci ileri PHY teknolojisi olarak yoğun MIMO izleri araştırılmıştır. Yoğun MIMO'nun tüm faydalarından faydalanmak için; Kanal durumu bilgisi, verici tarafların mevcut olması gerekir. Aşağı (downlink, DL) kanal referans saçılma yoluyla DL kanalın tahmini, hem DL hem de yukarı (uplink, UL) kanalda büyük bir sinyalleşme yüküne neden olur ve düzgün tasarlanmadığı takdirde yoğun MIMO sisteminin desteklenmesini mümkün kılmaz. Bundan dolayı analizler, sınırsız sayıda referans işaretleri dikkate alınarak yapılmıştır. Küresel kanal matrisini elde etmek için, iç ortam geometrisinden ve LED'lerin düzeninden yararlanılarak enterpolasyon yapılmış, uzamsal, frekans ve zaman aralıklarında farklı referans sinyal düzenlemeleri önerilmiştir. İçeriğin ağ koşullarına göre uyarlanabilir bir seçim, DL ve UL veri hızları arasında denge sağlamak amacıyla ayrıca tasarlanmıştır. Merkezi platform, heterojen ağlarda VLCyi var olan kablosuz haberleşme teknolojileriyle (örn. milimetre dalga (milimetre dalga, MMW) sisteme entegre edilmiştir) entegre etme de birçok fayda sağlar. Merkezi platformun yapısı, VLC ağında olduğu gibi; BBU, MMW AP'den ayrılıp aynı CU'nun içine yerleştirilir. Bu sayede, tüm ağ bilgisi ağ mimarisinden yararlanarak, uyarlanabilir dikey (MMW ve VLC APler arasında) ve Extreme (VLC APler arasında) geçiş (transfer) oranları, ağ ayarları bölümleri için tasarlanmıştır. Geçiş sistemi teknolojisine özgü ofset verileri içerir ve bu etkiyi, CU'da bulunan ölçümlere göre (örn.veri hızları, bağlı kullanıcı pil sayıları) anında ayarlanır.
