Analysis of visible light communation sytems and adaptive equalization effects

Abstract

Görünür ışıkla iletişim yeni gelişmekte olan bir teknoloji olup bugünkü elektromanyetik kökenli iletişim sistemlerine karşı alternatif bir sistem olarak gösterilmektedir. Yakın zamana kadar yapılan çalışmalar LED teknolojisinin aydınlatma aracı olarak kullanılmasına ve günümüzde kullanılan aşırı enerji tüketen cihazlara karşı üstünlük sağlamasına sebep olmuştur. Düşük güç tüketimi, düşük voltaj kullanımı, uzun ömürlü olması, ve küçük boyutlu olmaları sebebiyle LED'ler geleceğin aydınlatma sistemlerinin en önemli parçalarından biri olacağı öngörülmektedir. Ayrıca LED teknolojisinin temelinde yarı iletken materyallerin kullanılması bu aydınlatma aracına, diğer aydınlatma araçlarına uygulanamayacak derecede çok hızlı açılıp kapanma özelliğini de vermektedir. İşte bu özellik LED teknolojisini bir aydınlatma aracı olarak kullanılmasının dışında bir veri iletim aracı olarak kullanılmasına da imkan sağlamaktadır. LED'lerin bir optik iletim verici anteni olarak etkin biçimde kullanılması, beyaz gürültüye, yansımalara, kırılmalara ve ekolara karşı dayanıklılık sağlaması amacıyla, elektromanyetik sistemlerde kullanılan modülasyon teknikleri VLC teknolojisine uygulanmasıyla ilgili çalışmalar mevcuttur. Literatürde uyumlu süzgeçlerle verinin alınıp işlenmesi modeli çok sınırlı sayıda çalışmalarda kullanılmış olup, bu çalışmalarda da genellikle LMS algoritmaları kullanılmıştır. Bu tezde, boyutları belirtilmiş dikdörtgen prizma şeklindeki içi boş bir odanın yine sayıları ve konumları belirli, LED'lerden oluşan aydınlatma panellerinden gönderilen verinin foto detektöre ulaştığı ana kadar, kanalın sinyale karşı gösterdiği dürtü tepkisi bilgisayar ortamında farklı FOV açılarına göre analizleri yapılmış, daha sonra bu belirli FOV derecelerine göre değişen dürtü tepkisine sahip kanallardan veriler alıcıya gönderilmiş, alıcıda işlenen veri, uyumlu süzgeçlerden geçirilerek, bit hata oranı başarımları bilgisayar ortamında değerlendirilmiştir. Uyumlu süzgeçte LMS ve RLS algoritmaları kullanılmıştır. Simülasyon sonuçları SNR'a bağlı bit hata oranı değişiminin grafikleri şeklinde oluşturulmuş olup, RLS algoritması kullanılan uyumlu süzgecin LMS algoritması kullanılan uyumlu süzgeçten daha iyi sonuçlar verdiği gösterilmiştir. Anahtar Kelimeler: Görünür Işıkla İletişim, Denkleştirici, LMS, RLS

Communication by means of visible light is a newly developing technology that has been brought up as an alternative to the current electromagnetic based communication systems. The recently conducted studies led to the use of LED Technology for illumination purposes and for this technology to have an edge over devices that consume excessive energy as presently being used by us. LED technology is predicted to become an important part of illumination systems especially in consideration of the low energy consumption, low voltage use, product longevity and small size the technology can provide. Furthermore, the use of semi-conductor materials in the LED technology lends this illumination tool the capability to be turned on and off very fast in comparison to the other similar purpose devices. This capability makes it possible for LED technology to be used as a means of data transmission in addition to being a means of illumination. Studies are being conducted to use LEDs effectively as an optic transmission transmitter antenna and application of modulation techniques used in electromagnetic systems to VLC technology for purposes of achieving resistance against white noise, reflections, refractions and echoes. In literature, the model of receiving data by means of adaptive filters and its processing has been used in very limited number of studies and in these studies, generally LMS algorithms were used. In this dissertation, an empty room in rectangular prism shape in pre-determined dimensions was used with LED panels, in numbers and positions previously determined, which sent data, whereby, the impulse response displayed by the channel until the data sent that reached the photo detector was analyzed according to different FOV angles in computer environment and later on, the data was sent to the receiver through these channels that have differing impulse response based on specific FOV degrees. The data that is processed at the receiver was passed through adaptive filters to evaluate byte error rate performances in the computer environment. LMS and RLS algorithms were used in the adaptive filter. The simulation results have been displayed in graphics of bit error rate change based on SNR, and it has been observed that the adaptive filter on which RLS algorithm is used provided better results than the adaptive filter on which LMS algorithm was used. Keywords: Visible Light Communication, Equalization, LMS, RLS