Performance analysis of one-layer RSMA in ındoor multi-user VLC
İç ortam çok kullanıcılı VLC sistemlerde tek katmanlı RSMA performans analizi
- Tez No: 1009371
- Danışmanlar: PROF. DR. ONUR KAYA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Görünür ışık iletişimi, Visible light communication
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Işık Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Görünür Işık Haberleşmesi (VLC), özellikle yüksek kapasiteli iç mekân ağları için geleneksel radyo-frekansı (RF) teknolojilerine güçlü bir tamamlayıcı olarak öne çıkmaktadır. Ancak, iç mekânlarda kullanıcı ve aydınlatıcı yoğunluğunun artması, önemli seviyede girişim ve kaynak yönetimi sorunları ortaya çıkarmaktadır. Oran-Bölmeli Çoklu Erişim (RSMA), girişimi etkin bir şekilde yönetme ve spektral verimliliği artırma potansiyeline sahip, yeni nesil bir çoklu erişim yöntemi olarak öne çıkmasına rağmen, gerçekçi VLC senaryolarındaki performansı büyük ölçüde araştırılmamıştır. Bu tezde, gerçek donanım kısıtları altında, bir katmanlı RSMA'nın aşağı yönlü çok kullanıcılı MISO-VLC sistemlerindeki uygulanabilirliği ve performansı incelenmiştir. Fiziksel olarak doğru bir Lambertian doğrusal görüş (LOS) kanal modeli kullanılmış; LED akımı doğrusalığı ve aydınlatma gereksinimleri açıkça gözetilmiştir. Ortak önişlemci ve güç tahsisi problemi sayısal olarak optimize edilerek çözülmüş ve iki temel simülasyon çerçevesi oluşturulmuştur: (i) Farklı iletim güçleri ve kullanıcı yükleri altında RSMA ve güç-bölmeli NOMA (PD-NOMA) yöntemlerinin karşılaştırıldığı rastgele kullanıcı yerleşimi senaryosu; (ii) Kullanıcı konumlarının spektral verimlilik üzerindeki etkisinin haritalandığı mekânsal duyarlılık analizi. Kapsamlı simülasyon sonuçları, RSMA'nın tüm test edilen kullanıcı yoğunlukları ve güç seviyelerinde PD-NOMA'ya kıyasla tutarlı şekilde üstün performans gösterdiğini ortaya koymaktadır. Düşük optik güç seviyelerinde RSMA, iki kullanıcı için %50'ye, yedi kullanıcı için ise %300'ün üzerine çıkan göreli spektral verimlilik artışları sağlamaktadır; yüksek güçte ise özellikle yoğun kullanıcı senaryolarında bu iyileşmeler devam etmektedir. Ayrıntılı analizler, optik iletim gücü, kullanıcı yoğunluğu, mekânsal dağılım ve optik donanım parametrelerinin sistem performansı üzerindeki etkilerini ortaya koymuştur. Mekânsal ısı haritası analizleri ise, gerçekçi VLC kurulumlarında kullanıcı yerleşimi ve aydınlatıcı geometrisinin önemini vurgulamaktadır. Bu bulgular, RSMA'nın gelecek nesil iç mekân VLC sistemleri için esnek ve etkin bir çoklu erişim stratejisi olduğunu ve gerçekçi kısıtlar altında önemli kazançlar sağladığını doğrulamaktadır. Gelecek çalışmalar, kanal belirsizliği, görüş dışı (NLOS) koşullar, deneysel doğrulama ve uyarlanabilir kaynak yönetimi için makine öğrenmesi entegrasyonu gibi başlıkları ele almalıdır.
Özet (Çeviri)
Visible Light Communication (VLC) has emerged as a promising complement to traditional radio-frequency (RF) wireless technologies, particularly for high-capacity indoor networks. However, the dense deployment of users and luminaries in indoor environments introduces significant interference and resource management challenges. Rate-Splitting Multiple Access (RSMA) has recently been advocated as a robust multiple access paradigm capable of managing interference and enhancing spectral efficiency, yet its potential in realistic VLC scenarios remains underexplored. This thesis investigates the applicability and performance of one-layer RSMA in downlink multi-user MISO VLC systems under practical hardware constraints. A physically accurate Lambertian line-of-sight (LOS) channel model is adopted, explicitly considering LED current linearity and illumination requirements. The joint precoder and power allocation problem is formulated and solved using numerical optimization, with two simulation frameworks: (i) a random user placement configuration benchmarking RSMA against power-domain NOMA (PD-NOMA) under varying transmit powers and user loads, and (ii) a spatial sensitivity analysis mapping spectral efficiency with respect to user locations. Comprehensive simulation results demonstrate that RSMA consistently outperforms PD-NOMA across all evaluated user densities and power budgets. At low optical power, RSMA yields relative spectral efficiency gains up to 50% for two users and over 300% for seven users; at higher power, substantial improvements persist, especially for denser deployments. Detailed analyses reveal the impact of optical transmit power, user density, spatial distribution, and optical hardware parameters on system performance. Spatial heatmap analyses further highlight the significance of user placement and luminaire geometry in practical VLC deployments. The findings confirm RSMA as a flexible and effective multiple access strategy for next-generation indoor VLC systems, with substantial gains under realistic constraints. Future work should address channel uncertainty, non-line-of-sight conditions, experimental validation, and the integration of machine learning for adaptive resource management.
Benzer Tezler
- Molecular dynamıcs analyses and experımental ınvestıgatıon ın the effects of the nanoaddıtıves on the thermo-mechanıcal propertıes and fracture toughness of bıodegradable polylactıc thermoplastıc
Parçalanabilen polilaktik asit termoplastiklere nano katki maddelerinin ilavesinin termo-mekanik özellikleri̇ ve kırılma tokluğu üzerindeki etkilernin moleküler dinamik analizleri ve deneysel olarak incelenmesi
BURÇAK ZEHİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Makine MühendisliğiAdana Alparslan Türkeş Bilim ve Teknoloji ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ CEM BOĞA
DR. ÖĞR. ÜYESİ MIRSADEGH SEYEDZAVVAR
- Akımsız nikel esaslı kompozit kaplamaların korozyon ve mekanik özelliklerinin yüzey yanıt metodu yardımıyla incelenmesi
Investigation of the corrosion and mechanical properties of electroless nickel-based composite coatings using the response surface methodology
İREM DİNÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HASAN ALGÜL
- PEM elektrolizörün sayısal modellemesi ve deneysel doğrulanması
Numerical modeling and experimental validation of PEM electrolyzer
SAFİYE NUR ÖZDEMİR
- Comparison of finite volume and finite element methods for the flow of newtonian and non-newtonian fluids in pipes
Newtonyen ve newtonyen olmayan akışkanların borularda akışı için sonlu hacimler ve sonlu elemanlar yöntemlerinin karşılaştırılması
BUSE NUR ALYAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
İnşaat Mühendisliğiİzmir Katip Çelebi Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET SORGUN
- Effects of liposome encapsulation, spray drying, and ascorbic acid presence on color stability of black carrot anthocyanins
Lipozom enkapsülasyonu, püskürtmeli kurutma ve askorbik asit varlığının kara havuç antosiyaninlerinin renk stabilitesine etkisi
BURCU GÜLDİKEN
Doktora
İngilizce
2017
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DİLEK BOYACIOĞLU