Vehicular visible light communication: Prototype designs, implementations, and experimental verification in static and mobility conditions
Araçlar arası görünür ışık iletişimi: Prototip tasarımları, uygulamaları ve sabit ve hareket halindeki koşullarda deneysel doğrulama
- Tez No: 1019708
- Danışmanlar: PROF. DR. MURAT UYSAL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Özyeğin Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
LED tabanlı otomotiv aydınlatmasının yaygınlaşması, yüksek bant genişliğine sahip ve parazite dayanıklı Araç-Araç (V2V) Görünür Işık İletişimi (VLC) için cazip bir fırsat sunmaktadır. Bu tez, gerçek araç ortamlarında VLC'nin uygulanmasındaki temel zorlukları ele almaktadır: hareketlilik sırasında dengesiz bağlantı, sınırlı uzamsal kapsama alanı ve sınırlı Işık Yayan Diyot (LED) modülasyon bant genişliği. Gerçek otomotiv LED farları ve arka lambaları kullanılarak Yazılım Tanımlı Radyo (SDR) donanımı üzerinde uygulanan dört adet özel olarak tasarlanmış deneysel platform aracılığıyla, bu çalışma araç VLC'yi kapalı ortamdaki kavram kanıtlamadan açık ortama, hareketlilik açısından doğrulanmış sistem demonstrasyonuna taşımaktadır. İlk olarak, bir OOK VLC alıcı-verici prototipi uygulanmış ve ölçülen ile teorik BER arasında yakın bir uyumla deneysel olarak doğrulanmıştır. Doğrulanmış OOK alıcı-vericiye dayalı olarak, çift farlı bir MISO araç içi VLC sistemi geliştirilmiş ve statik ve dinamik sürüş koşullarında doğrulanmış; bu sistem, tek farlı iletime kıyasla %8'lik bir Paket Teslim Oranı (PDR) artışı sergilemiştir. Sonuçlar, tek bir fotodetektörün araç manevraları sırasında sürekli bağlantıyı sürdüremeyeceğini ortaya koymaktadır. Çift far MISO mimarisi, 16 metreye kadar mesafelerde 400 kbps hızında gerçek zamanlı V2V video akışını destekleyecek şekilde genişletilmiştir. Dar görüş açısı kapsam sınırlamalarını aşmak için, çift far iletimi ile altı fotodetektörlü bir alıcıyı birleştiren yarı-çok yönlü bir alıcı-verici mimarisi uygulanmış ve zorlu dış mekan yol geometrilerinde test edilmiştir; bu mimari, ciddi hizasızlık dahil olmak üzere tüm senaryolarda 15 metreye kadar %100 PDR elde etmiştir. Son olarak, OOK arka lamba geri besleme kanalı ile DCO-OFDM kullanan, kapalı döngü hız uyumlu araç VLC alıcı-vericisi uygulanmış ve 2,7 bps/Hz'lik maksimum spektral verimlilik elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
The proliferation of LED-based automotive lighting presents a compelling opportunity for high bandwidth, interference resilient Vehicle-to-Vehicle (V2V) Visible Light Communication (VLC). This dissertation addresses the fundamental challenges of deploying VLC in real vehicular environments -- unstable link under mobility, limited spatial coverage, and limited Light-Emitting Diode (LED) modulation bandwidth. Through four purpose built experimental platforms implemented on Software-Defined Radio (SDR) hardware using real automotive LED headlights and taillights, this work advances vehicular VLC from indoor proof-of-concept to outdoor, mobility-validated system demonstration. First, an OOK VLC transceiver prototype is first implemented and experimentally verified with close agreement between measured and theoretical BER. Based on the validated OOK transceiver, a dual-headlight MISO vehicular VLC system is developed and validated in static and dynamic driving conditions, demonstrating an improvement of 8% Packet Delivery Ratio (PDR) over single-headlight transmission. The results reveal that a single photodetector cannot maintain continuous connectivity during vehicular maneuvers. The dual headlight MISO architecture is extended to support real-time V2V video streaming at 400 kbps over distances up to 16 meters. To overcome narrow field-of-view coverage limitations, a quasi-omnidirectional transceiver architecture combining dual headlight transmission with a six-photodetector receiver is implemented and validated across challenging outdoor road geometries, achieving 100% PDR up to 15 meters in all scenarios, including severe misalignment. Finally, a closed-loop rate-adaptive vehicular VLC transceiver is implemented, employing DCO-OFDM with an OOK taillight feedback channel, achieving a maximum spectral efficiency of 2.7 bps/Hz.
Benzer Tezler
- Vehicular visible light communication physical layer design based on measurement based channel statistics
Başlık çevirisi yok
GÖKHAN GÜRBİLEK
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SİNEM ÇÖLERİ ERGEN
- Vehicular visible light communication channel modeling and performance analysis
Araç görünür ışık haberleşmesi kanal modellemesi ve performans analizleri
BUĞRA TURAN
Doktora
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SİNEM ÇÖLERİ
- Channel modeling for vehicular visible light communication
Araç görünür ışık iletişimi için kanal modelleme
HOSSIEN BADR HOSSIEN ELDEEB
Doktora
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Prof. Dr. MURAT UYSAL
- Performance evaluation and experimental verification of vehicular visible light communication
Araç görünür ışık haberleşmesinin performans değerlendirmesi ve deneysel doğrulaması
BASSAM ALY ABDELRAHMAN MOHAMED
Doktora
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Prof. Dr. MURAT UYSAL
- Design, modeling, and experimental validation of vehicular visible light communication systems
Araçlar arası görünür ışık haberleşme sistemlerinin tasarımı, modellemesi ve deneysel doğrulaması
BISMILLAH NASIR ASHFAQ
Doktora
İngilizce
2026
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Prof. Dr. MURAT UYSAL