Performance characterization of vehicular visible light communications

Akıllı Ulaşım Sistemlerinde (Intelligent Transportation Systems-ITS), görünür ışık haberleşmesi (visible light communication-VLC), araçtan araca (vehicle-to-vehicle—V2V) ve araçtan altyapıya (vehicle-to-infrastructure—V2I) bağlantılarda kablosuz bağlantı sağlamak için güçlü bir aday olarak ortaya çıkmıştır. VLC, radyo frekansı araç iletişimine alternatif veya tamamlayıcı bir teknoloji olarak önerilmiştir. VLC, iç iletişim bağlamında yoğun bir şekilde çalışılsa da, araç ağlarına uygulanması nispeten yenidir. Işık yayan diyotlar (Light emitting diodes-LEDs), otomobil dış aydınlatmasında giderek daha fazla kullanılmaktadır. LED tabanlı ön ve arka ışıklardan beklenen geniş kullanılabilirlik, VLC doğal bir araç bağlantı çözümü yapar. Araç VLC sistemlerindeki en büyük zorluk, şiddetli sis gibi olumsuz hava koşullarında nispeten düşük performans göstermeleridir. Bu tezde araç VLC sistemlerinin performans sınırlarını değerlendirdik. Bu tezin ilk kısmında, alıcı olarak PIN diyotu varsayarak verilen bit hata oranını (bit error rate-BER) sağlamak için ulaşılabilecek maksimum mesafeyi belirliyoruz. İletim aralıklarını genişletmek için röle destekli sistemlerin dağıtımını daha da araştırıyoruz. Bu tezin ikinci kısmında, araç VLC sistemleri için tek foton çığ diyotu (single-photon avalanche diode-SPAD) kullanılmasını öneriyoruz. Geleneksel fotodedektörlere kıyasla daha yüksek hassasiyetleri ile SPAD'ler zayıf sinyalleri tespit etmek için verimli bir şekilde kullanılabilir. Açma-kapama anahtarlama varsayımı altında, araç VLC sistemlerinin hata oranı performansını sunuyoruz. SPAD çıktısı Poisson istatistiklerine göre modellendiğinden, BER yarı sonsuz bir toplamı oluşturur. Anscombe dönüşümüne dayanarak, Poisson gürültüsünü Gauss kadar yaklaştırarak kapalı bir BER ifadesi elde ediyoruz. Bu ifadeyi kullanarak, hedeflenen bir BER'i sağlamak için ulaşılabilir maksimum bağlantı mesafesi için kapalı formlu bir ifade elde ediyoruz. İletim aralıklarını genişletmek için röle destekli sistemlerin dağıtımını daha da araştırıyoruz. Bu tezin üçüncü kısmında, araç VLC sistemleri için SPAD dizi alıcının kullanılmasını öneriyoruz. Hedeflenmiş BER'i sağlamak için kapalı form ifadesini ulaşılabilecek maksimum mesafe için elde ederiz. Türevlerimizi doğrulamak ve farklı hava koşullarında araç VLC sisteminin performansını göstermek için kapsamlı bir sayısal çalışma sunuyoruz.