Çoklu Vericili Görünür Işık Haberleşmesinde Kanal

Abstract

Aydınlatma için kullanılan ışık kaynaklarını veri iletiminde kullanma fikrine dayanan Görünür Işık Haberleşmesinin (Visible Light Communication, VLC) geleceğin haberleşme teknolojileri arasında yer alması beklenmektedir. Ancak güvenilir iletişim için çokyollu yapıya sahip olduğu bilinen bina içi VLC kanallarının bilinmesi ve kestirilmesi önemlidir. Bu nedenle olası kanal karakteristiklerini incelemek amacıyla, çalışmada farklı boyutlarda çeşitli düzende yerleştirilmiş çoklu vericili odalar ele alınmıştır. Mobil kullanıcılar göz önünde bulundurularak farklı alıcı konumları için Kanal Dürtü Yanıtları ve Kanal Frekans Yanıtları hesaplanmıştır. Yapılan çalışma sonucunda, çoklu vericilerin kanalın özelliklerini değiştiren güçlü bir etken olduğu, kaynakların dağılımı ve alıcı konumu ile ilişkili frekans seçici kanallar oluştuğu gösterilmiştir. Aynı odada alıcı konumuna bağlı olarak frekans bandında tamamen farklı bir dalgalanma olabileceği, bazı frekanslarda ciddi zayıflamalar yaşandığı gözlemlenmiştir. Bu sonuç özellikle mobil alıcılar için çözüm bekleyen bir durum olarak dikkat çekmiştir. Çalışmanın sonunda çözüm önerisi olarak sunulan yönlü aydınlatma veya dar görüş açılı detektör kullanılmanın kanalın frekans seçiciliğini azaltılabileceği simülasyonlarla gösterilmiştir.

Keywords

• Görünür ışık haberleşmesi
• bina içi
• kanal dürtü yanıtı
• kanal frekans yanıtı

Channel in Multiple Transmitter Visible Light Communication

Abstract

Visible Light Communication (VLC), which is based on the idea of using the light sources used for lighting in data transmission, is expected to be among the communication technologies of the future. However, for reliable communication, it is important to know and predict indoor VLC channels that are known to have a multipath structure. Therefore, in order to examine the possible channel characteristics, multiple transmitter rooms with different sizes are arranged in the study. Channel Impulse Responses and Channel Frequency Responses were calculated for different receiver locations taking into account mobile users. As a result of the study, it has been shown that multiple transmitters are a powerful factor that changes the characteristics of the channel and frequency selective channels are formed related to the distribution of the sources and the receiver location. In the same room, depending on the receiver location, there may be a completely different fluctuation in the frequency band and some serious fading is observed in some frequencies. This result has attracted attention especially as a problem with pending solution for mobile users. At the end of the study, it was shown by using simulations that using directed illumination or detector with narrow field of view may reduce the frequency selectivity of the channel.

Keywords

• Visible Light Communication
• indoor
• channel impulse response
• channel frequency response

References

1. Z. Ghassemlooy, W. Popoola and S. Rajbhandari, “Optical Wireless Communications: System and Channel Modelling with MATLAB”, 1st Edition, CRC Press, 2017.
2. M. Kimyacı, “Bina içi Görünür Işık Haberleşmesinde konfigürasyonun kanal karakteristiği üzerine etkisi”, İskenderun Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Hatay, 2019.
3. J. Lian, Z. Vatansever, M. Noshad, M. Brandt-Pearce, “Indoor visible light communications, networking, and applications”, Journal of Physics: Photonics, vol. 1, no. 1, pp. 1-28, 2019.
4. Y. Qiu, H.H. Chen and W.X. Meng, “Channel modeling for visible light communications - a survey”, Wireless Communications and Mobile Computing; vol. 16, pp. 2016-2034, 2016.
5. F. Miramirkhani, M. Uysal, “Channel Modeling and Characterization for Visible Light Communications”, IEEE Photonics Journal, vol. 7, no. 6, pp. 7905616, 2015.
6. K. Lee, H. Park, and J.R. Barry, “Indoor channel characteristics for visible light communications”, IEEE Communications Letters, vol. 15, no. 2, pp. 217-219, 2011.
7. D. Ding, X. Ke, “A new indoor VLC channel model based on reflection”, Optoelectronics Letters, vol. 6, no. 4, pp. 295-298, 2010.
8. S.M. Çürük, M. Kimyacı, “The Impact of Configuration on Channel Characteristics in Visible Light Communication”, IEEE Global Power, Energy and Communication Conference- GPECOM2019, 12-15 Haziran, Nevşehir, 2019.

9. J.J. Tana, C.Q. Zoua, S.H. Dua, J.T. Tan, “Simulation of MIMO channel characteristics for indoor visible light communication with LEDs”, Optik, vol. 125, pp. 44-49, 2014.
10. J. Ding, K. Wang, Z. Xu, “Impact of LED Array Simplification on Indoor Visible Light Communication Channel Modeling”, 9th International Symposium on Communication Systems, Networks & Digital Sign (CSNDSP), 2014.
11. M. Kowalczyk, J. Siuzdak, “Channel modeling and characterization for VLC indoor transmission systems based on MMC ray tracing method”, Photonics Applications in Astronomy, Communications, Industry and High-Energy Physics Experiments, 2018.
12. S. Long, M.A. Khalighi, M. Wolf, S. Bourennane, Z. Ghassemlooy, “Investigating channel frequency selectivity in indoor visible-light communication systems”, IET Optoelectronics, vol. 10, no.3, pp. 80-88, 2016.
13. J.R. Barry, J.M. Kahn, W.J. Krause, E.A. Lee, and D.G. Messerschmitt, “Simulation of multipath impulse response for indoor wireless optical channels”, IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol. 11, no.3, pp. 367-379, 1993.
14. F.J. Lopez-Hernandez, R. Perez-Jimenez, A. Santamaria, “Modified Monte Carlo scheme for high-efficiency simulation of the impulse response on diffuse IR wireless indoor channels”, Electronics Letters, vol. 34, no. 19, pp. 1819-1820, 1998.
15. M.I.S. Chowdhury, W. Zhang, M. Kavehrad, “Combined Deterministic and Modified Monte Carlo Method for Calculating Impulse Responses of Indoor Optical Wireless Channels”, Journal of Lightwave Technology, vol. 32, no. 18, pp. 3132-3148, 2014.
16. S.S. Muhammad, “Delay profiles for indoor diffused visible light communication”, 13th International Conference on Telecommunications, pp. 1-5, 2015.