Görünür Işık Kanallarının Modellenmesi ve Optik OFDM Sistemleri için Başarım Analizi / Modelling of Visible Light Channels and Performance Analysis for Optical OFDM Systems

Gelisen teknolojiler ve bilgiye olan hizli gereksinim nedeniyle kablosuz mobil haberlesmeye tahsis edilen radyo frekans (RF) bantlari hizla dolmakta bunun sonucunda da RF frekans bandinin ust sinirlarina dogru yaklasilmaktadir. Dolayisiyla, 5'nci nesil (5G) sistemler icin belirlenecek muhtemel frekans bantlarinin otesinde daha yuksek frekans bantlarinda calismanin son derece guc veya olanaksiz hale gelecegi anlasilmaktadir. Bu durumda RF teknolojisine alternatif olabilecek ve bu teknolojiye paralel optik tabanli yeni haberlesme teknolojilerinin gelistirilmesi icin arastirma ve gelistirme calismalarina gereksinim vardir. Bu soruna en uygun cozum olan gorunur isikla haberlesme (VLC), cok genis ve regule edilmemis bir frekans bandina sahip olmasi nedeniyle, ilginc bir teknoloji olarak one cikmakta olup uzerinde yogun arastirma ve gelistirme calismalari surdurulmektedir. VLC alaninda yakin zamanda yapilan calismalarin tamamina yakininda gercekci bir kanal modelinin elde edilememesi sebebiyle yalnizca ideal toplamsal beyaz Gauss gurultulu (AWGN) kanallar kullanilmistir. Bu baglamda, bir VLC sistemin kullanilacagi kanal ortaminin gercek modelinin ortaya cikarilmasi ve bu kanal uzerinden yapilan iletisimin hata basariminin belirlenmesi buyuk onem tasimaktadir. Bu calismanin temel amaci, kablosuz mobil haberlesme konusuna odaklanan arastirmacilara bu guncel ve ilginc alani ayrintilariyla tanitmak ve ozellikle optik cok-girisli cok-cikisli (MIMO) iletisim tabanli dik frekans bolmeli cogullama (OFDM) icin yuksek veri hizlarina erisebilen yeni ve ozgun bir VLC sistemin tasarimini sunmaktir. Dort isik yayan diyot (LED) ile dort foto detektorlu (PD) bir optik MIMO sistem icin onerilen teknigin, Zemax yazilimi yardimiyla modellenen gercek optik kanallar uzerinden hata basarimi bilgisayar benzetimleri yoluyla incelenerek diger MIMO-VLC tekniklere gore en yuksek hata basarimini sagladigi gosterilmektedir. Rapid development in technology and increasing necessity to reach information instantaneously, drives the radio frequency (RF) band to a bottleneck. It can be seen that, we are gradually approaching to the upper limits of the band at both network access and backhaul levels. Operating beyond that upper limit would be so difficult or may be unfeasible for 5th generation (5G) mobile communication systems. In such case, it is necessary to develop optics based alternative telecommunication systems to RF technology. Visible light communications (VLC) could be the most appropriate and appealing solution for researchers due to its unregulated and very wide frequency band. Yet, there is no appropriate VLC channel model in the literature, only ideal and additive white Gaussian noise (AWGN) channels are assumed in the recent papers. In this context, determination of the real VLC channel models would play vital role on the bit error rate performance of the communication systems. The main objective of this tutorial paper is, to introduce this unique and interesting topic to the researchers and offer detailed information on a novel VLC system based on multiple-input-multiple-output (MIMO) orthogonal frequency division multiplexing (OFDM). Besides, proposed 4 LED's and 4 photodiodes (PD) containing MIMO system is analyzed by computer simulations in the presence of real optical channels created by an optical design software Zemax. It has been shown that this scheme provides the best BER performance compared to the other MIMO-VLC systems.