The Influence of Layout Shape on the Performance of a Light Sources Arrangement in an Indoor visible Light Communication


Mustapha M., DEVELİ I.

8th International Advanced Technologies Symposium (IATS17), Elazığ, Türkiye, 19 - 21 Ekim 2017, ss.1445-1455

  • Basıldığı Şehir: Elazığ
  • Basıldığı Ülke: Türkiye
  • Sayfa Sayıları: ss.1445-1455

Özet

Binaiçi görünür ışık haberleşmesinde ışık kaynağı düzenlemesi, binaiçi aydınlatması ve haberleşme konularını etkili bir şekilde ele almak için oldukça ilgi görmektedir. Aydınlatma gereksinimlerinden herhangi bir ödün vermeden, yüksek veri aktarımını sağlayacak etkili ışık kaynağı düzenlemelerini ortaya çıkarmak için geçmişte çeşitli araştırmalar yapılmıştır. Bu tezde şekil biçimleri ve sembollerarası girişimin (ISI) ışık kaynağı düzenlemesinin performansına olan etkisi incelenmiştir. Literatürde ışık kaynağı düzenlemesinin performansını değerlendirmek için önerilen düzen biçimlerinin aksine, bu çalışmada kare ve dikdörtgen düzene sahip iki farklı biçimdeki ışık yayan diyot (LED) düzenlemesinin performansı simülasyonlarla incelenmiştir. Yerleşimlerin üst kısmında 1m'lik bir mesafe bırakarak göz önüne alınan aynı oda büyüklüğü ve aynı sayıda LED çipleri için iki şekil düzeni kullanılmıştır. Alınan güç ve işaret gürültü oranı (SNR) dağılımlarına dayanan simülasyon sonuçları, bu çalışmada önerilen LED düzenlemesinin bir çok çalışmada benimsenen kare planlı bir tavan üzerinde yoğun olarak kullanılan dört LED dizisine kıyasla daha iyi sonuçlar verdiğini göstermektedir. Dikdörtgen düzende ise, alınan güç ve SNR dağılımları daha iyi olmasına rağmen dalgalanmalar her iki indekste kareli bir düzene kıyasla daha şiddetli olmaktadır. Sonuçlar, bir düzen biçiminin ışık kaynağı düzenlemesinin performansı üzerinde etkisi olduğunu ve dolayısıyla binaiçi görünür ışık haberleşmesi için oldukça önemli olduğunu göstermektedir. Önerilen modellerde ISI'nın etkisi de analiz edilmiş ve tüm durumlarda bu metriğin analizlerde yer alması gerektiğine karar verilmiştir. Azami değer ISI’nın dahil edilmediği durumlara göre daha yaygın olmakta ve dolayısıyla dalgalanmaları azaltmaktadır. Fakat bununla birlikte, ISI’nın etkisi dikdörtgen planda daha belirgin olarak görülmektedir.

Light source arrangement in indoor visible light communication has been receiving renewed interest to effectively address the issues of indoor illumination and communication. Various researches in the past were done to come up with efficient light source arrangement that will enable high data transfer without compromising the illumination requirements. The impact of layout shape and inter-symbol interference (ISI) on the performance of light source arrangements is studied in this theses. Unlike what obtains in the literature that a particular layout is used to measure the performance of a proposed light source arrangement, this study examines the performance of a proposed light emitting diode (LED) arrangement using simulations in two different layouts, a square and a rectangular layout. The same number of LED chips and the same room size were used in the two layouts considered, placing them a distance of 1m apart on the roof top of the layouts. Simulation results based on received power and signal to noise ratio (SNR) distributions show that the proposed LED arrangement yields better results compared to the commonly used four LED arrays centered on a ceiling of a square layout that was adopted by many studies. Although the rectangular layout have better received power and SNR distributions, but fluctuations are more severe in both indices compared to that of a square layout. The results indicate that a layout shape has influence on the performance of a light source arrangement and therefore should be given considerable attention for an indoor visible light communication system. The impact of ISI was also analyzed in the proposed models and found out that in all the cases were this metric was included in the analysis, the maximum value became more spread than the cases where it was not included and hence reduce fluctuations. However, its impact is more noticeable in the rectangular layout.