LLWT tabanlı M-CSK modüleli optik OFDM tasarımı
LLWT based optical OFDM design with M-CSK module
Yazar: TALAT KEPEZKAYA
Danışman: PROF. DR. ALİ ÖZEN
Nuh Naci Yazgan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Bina içi haberleşme = Indoor communication ; Dalgacık = Wavelet ; Dalgacık dönüşüm tekniği = Wavelet transforms technique ; Dalgacık dönüşümleri = Wavelet transforms ; Kablosuz iletişim = Wireless communication ; Modülasyon yöntemleri = Modulation methods ; OFDM = Orthogonal frequency division multiplexing ; Optik iletişim sistemleri = Optical communication systems ; Optik modülasyon yöntemi = Optical modulation method

Özet:
Teknolojinin gelişmesiyle birlikte verinin boyutu ve trafiği, nüfusun artması ile çoğalmaktadır. Haberleşme sektöründe ise bu yükü kaldırmak için çalışmalar hızlandırılmıştır ancak RF teknolojisi sınırlı bant genişliği ve lisans durumlarından dolayı farklı yeni teknoloji arayışlarına da önem artmıştır. Görünür ışık iletişimi (VLC), radyo frekansı (RF) haberleşme sistemlerinin tamamlayıcı bir teknolojisi veya alternatifi bir teknoloji olarak ortaya çıkmaktadır. Görünür ışık spektrumu neredeyse Radyo frekans spektrumundan 10000 kat daha büyük frekans aralığına sahiptir. Geniş spektruma sahip olması, elektromanyetik parazitlere karşı sağladığı direnç ve güvenilir olması sebebiyle 6G ve ötesi çalışmalarda odak noktası haline gelmiştir. VLC de amaç ışığın hem aydınlatma özelliğinden faydalanıp hem de haberleşme için kullanılmasına olanak sağlamaktır Ortogonal frekans bölmeli çoğullama (OFDM), süper hızlı optik telsiz iletişim (OWC) için RF haberleşmesinde olduğu gibi, semboller arası girişime (ISI) karşı gelme sebebi ile en iyi opsiyon olacaktır. Yoğunluk modülasyonu/doğrudan algılama (IM/DD) sistemine uygun hale getirilen asimetrik kırpılmış optik OFDM (ACO-OFDM), DC ön-gerilim eklemeli optik OFDM (DCO-OFDM) ve Flip-OFDM, literatürlerde OWC için bahsedilen literatürde onay almış polarizasyonlu OFDM şemalarıdır. Bu çalışmada, OWC sistemleri için önerilen ACO-OFDM, DCO-OFDM ve Flip-OFDM sistemlerinin ve 5G ve ötesi çalışmalarda adını çokça duyuran ZT-DFT-OFDM'in optik sistemlerdeki performanslarını arttırmak için Lazy dalgacığını kullanan Lifting dalgacık dönüşümünün (LLWT) bu dört optik OFDM dalga formları ile birleştirilmesi önerilmektedir. Ayrıca, VLC sistemleri yukarıda bahsedilen pek çok avantajına karşılık titreşim problemi gibi bir dezavantaj ile karşı karşıyadır. Bu dezavantajı ortadan kaldırmak için literatürde yapılan pek çok araştırma mevcuttur. Önerilen bu yüksek lisans tezi çalışması kapsamında, IEEE 802.15.7 standartında da belirtildiği gibi, titreşim problemi yok denecek kadar az ola M seviyeli renk kaydırmalı anahtarlama (M-CSK) ve M seviyeli karesel genlik modülasyonu (M-QAM) modülasyonlarının kullanıldığı ortamda bit hata oranı (BER) ve tepe ortalama güç oranı (PAPR) kıyaslama kriterleri için tezde konu edilen dalga formları AWGN kanal ortamında simülasyonlar ile sonuçlar karşılaştırılmaktadır. Elimizde bulunan benzetim sonuçlarından, tezde bahsedilen dalga formlarının hem M-CSK hem de M-QAM modülasyonlarında daha iyi performans sağladığı gözlenmektedir. Ayrıca Lazy Lifting Dalgacık Dönüşümünün her iki modülasyon türüne ve Optik-OFDM sistemlerine de katkı sağladığı gözlenmektedir.

Abstract:
With the development of technology, the size and traffic of data increase with the increase in population. In the communication sector, efforts have been accelerated to remove this burden, but due to the limited bandwidth and license status of RF technology, the search for different new technologies has increased in importance. Visible light communication (VLC) is emerging as a complementary technology or an alternative technology to radio frequency (RF) communication systems. The visible light spectrum has a frequency range almost 10000 times larger than the radio frequency spectrum. Due to its wide spectrum, resistance to electromagnetic interference, and reliability, it has become the focal point of 6G and beyond studies. Orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) will be the best option for super-fast optical radio communication (OWC) due to its resistance to inter-symbol interference (ISI), as in RF communication. Asymmetrically clipped optical OFDM (ACO-OFDM), DC bias coupled optical OFDM (DCO-OFDM), and Flip-OFDM, which have been adapted for intensity modulation/direct detection (IM/DD) systems, are the approved polarisation OFDM schemes mentioned in the literature for OWC. In this paper, to improve the performance of ACO-OFDM, DCO-OFDM, and Flip-OFDM proposed for OWC systems and ZT-DFT-OFDM, which has been widely used in 5G and beyond, in optical systems, it is proposed to combine the Lifting wavelet transform (LLWT) using the Lazy wavelet with these four optical OFDM waveforms. In addition, VLC systems are faced with a disadvantage such as jitter issues despite the many advantages mentioned above. There are many pieces of research in the literature to eliminate this disadvantage. Within the scope of this proposed master's thesis, as stated in the IEEE 802.15.7 standard, the results are compared by computer simulations in AWGN channel environment for bit error rate (BER) and peak average power ratio (PAPR) benchmarking criteria in the environment where M-level color shift keying (M-CSK) and M-level quadrature amplitude modulation (M-QAM) modulations are used. From the simulation results, it is observed that the proposed waveforms provide better performance in both M-CSK and M-QAM modulations. It is also observed that the Lazy Lifting Wavelet Transform contributes to both modulation types and Optical-OFDM systems.