Kanallar arası ilinti çok-girişli çok-çıkışlı görünür ışık haberleşmesinde (MIMO-VLC) veri hızlarını sınırlayan en büyük etkendir. Bu ilinti değerini azaltmak için farklı alıcı tasarımları önerilmiştir. Diğer taraftan ilintili kanal etkisi altında daha iyi performans gösteren uyarlanabilir modülasyonlar verici tarafta çalışılmıştır. Bu çalışmada, verici tarafta uyarlanabilir MIMO modülasyonları ve alıcı tarafta açısal çeşitlemeli alıcı (ADR) yapıları kullanılarak MIMO-VLC sistemlerin performans analizi yapılmıştır. Uyarlanabilir modülasyonlar olarak uzamsal çeşitleme (SD) ve uzamsal çoğullama (SMP) modülasyonları kullanılarak oluşturulan; SD/SMP anahtarlaması, uyarlanabilir SMP (aSMP) ve SD-destekli uyarlanabilir SMP (SD-aSMP) dikkate alınmıştır. Bina içi ortamda ulaşılabilir veri (AR) hızlarının analitik ve benzetim sonuçları elde edilmiştir. AR değerleri kullanılarak bina içi ortamın genelindeki performansları değerlendirebilmek için toplamsal dağılım fonksiyonu (CDF) grafikleri çizdirilmiştir. GADR, düşük SNR bölgelerinde ADR'ye göre avantajlıdır ancak yüksek SNR bölgelerinde benzer şekilde performans gösterir. SD-aSMP şeması, düşük SNR'de çeşitlilik kazancından ve yüksek SNR bölgelerinde çoğullama kazancından yararlanarak hibrit bir modülasyon olarak tüm SNR bölgelerinde en iyi performansı göstermiştir. LED sayısının arttırılması uyarlanabilir SMP şemalarının performansını artırmıştır. Benzer şekilde yükseklik açısının 60 dereceye kadar arttırılması da uyarlanabilir SMP şemalarının performansını iyileştirmiştir.
Görünür Işık Haberleşmesi (VLC) Açısal Çeşitlemeli Alıcı (ADR) Çok-Girişli Çok-Çıkışlı Sistemler (MIMO)
Correlation between the channels is the primary factor that restricts data rates in multiple-input multiple-output visible light communications (MIMO-VLC). Different receiver designs have been proposed to reduce this correlation value, while adaptive modulations that perform better under the correlated channel effect have been studied on the transmitter side. In this study, we conducted a performance analysis of MIMO-VLC systems by utilizing adaptive MIMO modulations at the transmitter side and angular diversity receiver (ADR) structures at the receiver side. As adaptive modulations, created using spatial diversity (SD) and spatial multiplexing (SMP) modulations, SD/SMP switching, adaptive SMP (aSMP), and SD-assisted adaptive SMP (SD-aSMP) are considered. Analytical and simulation results were obtained for achievable data rates in an indoor environment. Cumulative distribution function (CDF) graphs were used to assess the overall performance based on these data rates. GADR has an advantage over ADR in low SNR regions but performs similarly in high SNR regions. The SD-aSMP scheme demonstrated the best performance across all SNR regions as a hybrid modulation, taking advantage of diversity gain in low SNR and multiplexing gain in high SNR regions. The adaptive SMP schemes benefit from increasing the number of LEDs and increasing the elevation angle up to 60 degrees.
Visible Light Communication (VLC) Angular Diversity Receiver (ADR) Multiple-Input Multiple-Output (MIMO).
Primary Language | English |
---|---|
Subjects | Quantum Engineering Systems (Incl. Computing and Communications) |
Journal Section | Articles |
Authors | |
Publication Date | November 6, 2024 |
Submission Date | June 5, 2024 |
Acceptance Date | October 15, 2024 |
Published in Issue | Year 2024 Volume: 20 Issue: 2 |