Visible light positioning under hardware impairments

Bu tezde, görünür ışık konumlandırma (GIK) alanındaki iki farklı araştırma problemini incelemekteyiz. Özel olarak, ışık yayan diyotlardaki (LED'lerdeki) ışık akısı bozulması hakkındaki bilgi eksikliğinin ve akıllı yansıtıcı yüzeylerin (AYY'lerin) elemanları için uyumsuz yönelimlerin GIK sistemlerinin performansı üzerindeki etkisini araştırmaktayız. Tezin ilk bölümünde LED'lerin ışık akısı bozulması durumunda, görünür ışık sistemleri için alınan güç ölçümlerine dayalı konum kestirim problemi incelenmektedir. Alıcı bu bozulmanın farkında olmadığında ve konum kestirimini buna göre yaptığında, gerçek model ile varsayılan model arasında bir uyumsuzluk söz konusudur. Bu senaryo için, yanlış belirlenmiş Cramér-Rao sınırı (YBCRAS) ve uyumsuz maksimum olabilirlik (UMO) kestiricisi, bu model uyumsuzluğundan kaynaklanan performans kaybını ölçmek için türetilmektedir. Ayrıca, Cramér-Rao alt sınırı (CRAS) ve maksimum olabilirlik (MO) kestiricisi, alıcının LED'lerin bozulma formülünü bildiği ancak bu formüldeki bozulma oranı parametresini bilmediği durumlarda türetilmektedir. Ek olarak, bozulma formülü ve bozulma hızı parametreleri hakkında tam bilgi mevcut olduğunda, elde edilebilecek en iyi performansı belirlemek için CRAS ve MO kestiricisi elde edilmektedir. Bu üç senaryodaki kuramsal alt limitleri ve kestiricileri değerlendirerek, LED bozulma modeli ve bozulma hızı parametreleri hakkındaki bilgilerin konum kestirim performansı üzerindeki etkilerini ortaya çıkarmaktayız. Model uyumsuzluğunun, yüksek sinyal-gürültü oranlarında konumlandırma performansında önemli bir bozulmaya yol açabileceği ve bu durumun, konum ve bozulma oranı parametrelerinin birlikte kestirilmesiyle telafi edilebileceği gösterilmektedir. Görüş hattı dışı (NLOS) senaryolarda görünür ışık sistemlerinde, genellikle ayarlanabilir yönelimlere sahip ayna dizileri biçiminde olan AYY'ler kullanılarak hassas konumlandırma gerçekleştirilebilmektedir. LED'lerden iletilen sinyaller AYY'lerden yansıtılıp bir alıcı tarafından toplandığında, LED'lerin ve AYY'lerin bilinen parametreleri kullanılarak güç ölçümlerine dayalı olarak alıcının konumu kestirilebilmektedir. AYY elemanlarının (aynaların) yönelim vektörleri pratikte mükemmel şekilde ayarlanamayacağından, AYY elemanlarının istenen ve gerçek yönelimleri arasındaki uyumsuzlukların etkilerinin değerlendirilmesi önemlidir. Bu amaçla tezin ikinci bölümünde, AYY yönelimlerindeki uyumsuzlukların varlığında kestirim performansını ve alt sınırı belirlemek için YBCRAS ve UMO kestiricisi türetilmektedir. Uyumsuzlukların etkilerini ölçmek için yönelim uyumsuzlukları olmadığında geleneksel MO kestiricisi ve CRAS ile karşılaştırmalar da sunulmaktadır. Yönelim uyumsuzluklarının, yüksek sinyal-gürültü oranlarında konumlandırma hassasiyetinde önemli bir bozulmaya neden olabileceği gösterilmektedir.