Double Quadrature Spatial Intensity Modulation for Visible Light Communications

Görünür Işık Haberleşmesi için Çift Dördün Uzaysal Yoğunluk Modülasyonu

Abstract

n this paper, a new spectrally efficient space modulation technique, which is called double quadrature spatial intensity modulation(DQSIM), is proposed for multiple-input multiple-output (MIMO) visible light communication (VLC) systems. Sub-carrier intensitymodulation (SCM), which ensures the use of in-phase/quadrature (I/Q) signals in intensity modulation direct detection (IM/DD)systems, is used as a digital modulation scheme. In RF, quadrature spatial modulation (QSM) transmits the I/Q signals through singleor multiple antennas selected independently from each other. Furthermore, the orthogonality between I and Q components is providedfor the half period of sinusoids. DQSIM utilizes these two features and transmits four fold more bits than spatial modulation (SM) viaspatial constellation. SCM uses two-fold bandwidth compared to on-off keying (OOK), while DQSIM uses three fold. DQSIMoutperforms benchmark modulation schemes, which are SCM-SM and pulse amplitude modulation spatial modulation (PAM-SM), atthe bit error rate (BER) value of $10^{-4}$. Furthermore DQSIM performance has increased with the increasing number of LEDs.

Özet

Bu çalışmada, çift dördün uzaysal modülasyon (ÇDUM) adı verilen izgesel verimi yüksek yeni bir uzaysal modülasyon tekniği çoklugiriş çoklu-çıkış (ÇGÇÇ) görünür ışık haberleşmesi (GIH) sistemleri için önerilmiştir. Sayısal modülasyon planı olarak, eş evreli (I) ve dördün (Q) sinyallerin yoğunluk modülasyonlu direk sezim (YM/DS) sistemlerde kullanımına olanak sağlayan, alt-taşıyıcılı yoğunluk modülasyonu (AYM) kullanılmıştır. Radyo frekans (RF) haberleşmesinde dördün uzamsal modülasyon (DUM) I/Q sinyallerini her biri diğerinden bağımsız olarak seçilmiş antenlerden iletir. Dahası I/Q sinyalleri arasındaki diklik sinüzoidal sinyallerin yarım periyodunda da korunmaktadır. ÇDUM bu iki özelliği kullanarak uzamsal modülasyonun (UM) dört katı biti uzaysal boyutta iletir. AYM, aç-kapa anahtarlamaya (AKA) kıyasla iki kat bant genişliği kullanırken, ÇDUM üç kat kullanır. Bu çalışmada ÇDUM performansı AYM-UM ve darbe genlik modülasyonlu uzamsal modülasyon (DGM-UM) ile karşılaştırılmış ve daha iyi bir performans sergilediği gösterilmiştir. Ek olarak, verici taraftaki LED sayısı arttıkça ÇDUM performansı artmaktadır.