Standard-compliant and software defined VLC system: implementation and performance evaluation

Abstract

LED lighting is now a cost-effective and energy-efficient technology for general-purpose illumination. Recent advances in LED lighting allow us to use LEDs not only for illumination but at the same time for wireless communication over short distances through a technology called Visible Light Communications (VLC). VLC has been standardized through IEEE 802.15.7 standard. This thesis is the only work in the literature that implements all 9 operating modes of IEEE 802.15.7 PHY I using a Software Defined Radio (SDR) approach in a working real-time prototype with actual LED and photodetector. Our implementation is based on the widely used SDR platform "Universal Software Radio Peripheral" (USRP) and the visual programming software/language LabVIEW. The equipments used in the experimental setup are commercial off-the-shelf devices. We have successfully demonstrated audio streaming through our VLC system, which can transmit and receive data successfully up to 266 kbps at 2 meters. The thesis also includes an extensive set of performance results.LED ışıklandırma, artık genel amaçlı aydınlatma için uygun maliyetli ve enerji verimli bir teknoloji haline gelmiştir. LED aydınlatmadaki son gelişmeler, bize LED'lerin sadece aydınlatma için değil, aynı zamanda kısa mesafelerde Görünür Işık İletimi (VLC) teknolojisi üzerinden kablosuz haberleşme için de kullanılmasına imkan tanımaktadır. VLC, IEEE 802.15.7 standardı ile standartlaştırılmıştır. Bu tez, literatürde IEEE 802.15.7 PHY'ın 9 çalışma modunun tümünü gerçekleştirmiş tek çalışmadır. Bunun için gerçek LED ve foto detektör ile yaptığımız gerçekzamanlı prototip çalışmasında Yazılım Tabanlı Radyo (SDR) yaklaşımını kullandık. Bizim uygulamamız, yaygın olarak kullanılan SDR platformu "Evrensel Yazılım Radyo Çevresi" (USRP) ve görsel programlama yazılımı/dili LabVIEW tabanlıdır. Deney düzeneğinde kullanılan ekipmanlar, piyasada kolaylıkla bulunabilen cihazlardır. VLC sistemimiz üzerinden 2 metreden 266 kbps'e kadar hızlarda gerçek-zamanlı ses aktarımı başarılı bir şekilde gösterildi. Tez aynı zamanda kapsamlı performans sonuçları da içermektedir.