LED dizileri kullanılarak yüksek hızlı Li-Fi sistem tasarımı
High speed Li-Fi system design using LED arrays
Yazar: BÜŞRA AYDIN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ÇAĞLAR DUMAN
Erzurum Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Haberleşme sistemleri =   ; Optik iletişim = Optical communication ; Optoelektronik sistemler = Optoelectronic systems

Özet:
Light Fidelity (Li-Fi), ışık yayan diyotların (light emitting diode-LED) veri aktarım aracı olarak kullanıldığı gelişmiş bir görünür ışık iletişimi (Visible Light Communication-VLC) teknolojisidir. VLC teknolojisinin tüm potansiyelinden yararlanmak ve uygulama alanlarını arttırmak için sistemin veri iletim hızında önemli bir artış sağlayacak atılımlara ihtiyaç vardır. Bu tez çalışmasında yüksek hızlı Li-Fi sistem tasarımı için yüksek optik güç imkânı sunan LED dizileri kullanılmıştır. Tasarlanan sistemin, aydınlatma ve veri iletimi açısından semboller arası girişim (InterSymbol Interference-ISI) göz önünde bulundurularak temel analizleri yapılmıştır. Literatürdeki modelleme çalışmalarında yaygın olarak OOK-NRZ kullanılmaktadır. Bu çalışmada ilk olarak OOK-NRZ kullanılan sistemin performansı incelenmiş daha sonra çalışmalar bir adım ileri taşınarak OOK-RZ ve 4-PPM uygulanmış böylece sistemin ISI etkisi azaltılmıştır. Sisteme OOK-NRZ uygulandığında 60° FOV açısı için çıkılabilecek en yüksek veri hızı 100Mbps'dir. OOK-RZ ve 4-PPM uygulandığında ise ISI etkisi azaltılıp iletişim hızı aynı FOV açısı için 500Mbps'ye yükseltilmiştir. Gerçekleştirilen veri hızı analizleri BER, SNR ve RMS gecikme yayılımı değerleri baz alınarak yapılmıştır. Yapılan çalışmalarda Li-Fi sistemlerin kullanılabilirliğini arttırarak, Li-Fi kullanımının yaygınlaşmasına katkı sağlanması amaçlanmaktadır. Gerçekleştirilen literatür araştırması sonucunda OOK-RZ ve 4-PPM modülasyonla çalıştırılan LED dizileri için BER ve RMS gecikme yayılımının daha önce incelenmediği görülmüştür ve bu çalışma Li-Fi sistemleri için literatürdeki bu eksikliği gidermektedir.

Abstract:
Light Fidelity (Li-Fi) is an advanced visible light communication (VLC) technology in which light emitting diodes (LEDs) are used as data transfer tools. Significant increase in the data transmission rate is a need for full potential of VLC technology and to increase its application areas. In this thesis, LED arrays with high optical power are used for high speed Li-Fi system design. Fundamental analyzes of the designed system are made by considering Inter-symbol Interference (ISI) in terms of illuminating room and data transmission.  OOK-NRZ is widely used in VLC modeling studies in the literature. In this study, firstly, the system performance is analyzed when OOK-NRZ is used and the studies are taken one step further by appling OOK-RZ and 4-PPM. By this way ISI effect of the system are reduced. When OOK-NRZ is applied to the system, the highest data rate achieved for 60° FOV angle as 100Mbps. When OOK-RZ and 4-PPM are applied, the effect of ISI is reduced and the speed is increased to 500Mbps for same FOV angle. The data rate analyzes are performed based on BER, SNR and RMS delay spread values. The purpose of this study is to contribute widespread usage of Li-Fi by increasing the usability of Li-Fi systems. It is seen from literatür research that OOK-RZ and 4-PPM modulation are not studied for LED arrays in term of BER and RMS delay spread. This study fills this gap in the literature.