Optical IRS-aided Indoor VLC System in the Presence of Human Blockages with Random User Equipment Orientation
- 1. Indraprastha Institute of Information Technology Delhi
- 2. Indian Institute of Technology Delhi
- 3. Vellore Institute of Technology University
- 4. University of Oulu
Description
In this paper, in order to combat the shadowing due to obstacles and the UE orientation, we employ optical intelligent reflecting surfaces (OIRS) in indoor VLC systems. We consider a realistic scenario by assuming the presence of multiple human blockages. Moreover, we also propose the UE orientation model of users for an OIRSaided indoor VLC system. The LoS channel gain statistics are calculated, and the orientation of UE is modeled as a random process. By utilizing the above, the impact of the random UE orientation and human blockages on the signal-to-noise-ratio (SNR) performance of VLC systems is evaluated. Moreover, the probability distribution function (PDF) of the received SNR with OIRS is also calculated. The proposed analysis also deduces the optimum LED semiangle and the receiver FoV for the OIRSaided indoor VLC system. Additionally, for the proposed system model, we determined the optimum OIRS element size for a given room size of 5 m × 5 m × 3 m. However, the optimum OIRS element size will vary with varying room dimensions and user configurations. Finally, the bit-error-rate (BER) and the average data rate performance with and without blockage cases have been analyzed for the proposed OIRS-aided indoor VLC system.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
في هذه الورقة، من أجل مكافحة التظليل بسبب العقبات واتجاه UE، نستخدم الأسطح العاكسة البصرية الذكية (OIRS) في أنظمة VLC الداخلية. نحن نفكر في سيناريو واقعي من خلال افتراض وجود عوائق بشرية متعددة. علاوة على ذلك، نقترح أيضًا نموذج توجيه UE للمستخدمين لنظام VLC داخلي مدعوم من OIR. يتم حساب إحصائيات كسب قناة LOS، ويتم نمذجة اتجاه UE كعملية عشوائية. من خلال الاستفادة مما سبق، يتم تقييم تأثير اتجاه UE العشوائي والانسدادات البشرية على أداء نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) لأنظمة VLC. علاوة على ذلك، يتم أيضًا حساب دالة التوزيع الاحتمالي (PDF) لـ SNR المستلمة مع OIRS. يستنتج التحليل المقترح أيضًا نصف زاوية LED المثلى ومستقبل FoV لنظام VLC الداخلي من OIRSaid. بالإضافة إلى ذلك، بالنسبة لنموذج النظام المقترح، حددنا حجم عنصر OIRS الأمثل لحجم غرفة معين يبلغ 5 م × 5 م × 3 م. ومع ذلك، فإن الحجم الأمثل لعنصر OIRS سيختلف باختلاف أبعاد الغرفة وتكوينات المستخدم. أخيرًا، تم تحليل معدل أخطاء البت (BER) ومتوسط أداء معدل البيانات مع حالات الانسداد وبدونها لنظام VLC الداخلي المقترح بمساعدة OIRS.
Translated Description (French)
Dans cet article, afin de lutter contre l'ombrage dû aux obstacles et à l'orientation de l'UE, nous utilisons des surfaces réfléchissantes intelligentes optiques (OIRS) dans les systèmes VLC intérieurs. Nous envisageons un scénario réaliste en supposant la présence de multiples blocages humains. De plus, nous proposons également le modèle d'orientation UE des utilisateurs pour un système VLC intérieur assisté par OIRS. Les statistiques de gain de canal LoS sont calculées et l'orientation de l'UE est modélisée comme un processus aléatoire. En utilisant ce qui précède, l'impact de l'orientation aléatoire de l'UE et des blocages humains sur les performances du rapport signal sur bruit (SNR) des systèmes VLC est évalué. De plus, la fonction de distribution de probabilité (PDF) du SNR reçu avec OIRS est également calculée. L'analyse proposée déduit également le semi-angle LED optimal et le FoV du récepteur pour le système VLC intérieur assisté par OIRS. De plus, pour le modèle de système proposé, nous avons déterminé la taille optimale de l'élément OIRS pour une taille de pièce donnée de 5 m × 5 m × 3 m. Cependant, la taille optimale de l'élément OIRS variera en fonction des dimensions de la pièce et des configurations de l'utilisateur. Enfin, le taux d'erreur binaire (ber) et la performance moyenne du débit de données avec et sans cas de blocage ont été analysés pour le système VLC intérieur assisté par OIRS proposé.
Translated Description (Spanish)
En este artículo, con el fin de combatir el sombreado debido a los obstáculos y la orientación de la UE, empleamos superficies reflectantes inteligentes ópticas (OIRS) en sistemas VLC interiores. Consideramos un escenario realista al asumir la presencia de múltiples bloqueos humanos. Además, también proponemos el modelo de orientación UE de los usuarios para un sistema VLC interior OIRSaided. Se calculan las estadísticas de ganancia del canal LoS y la orientación del UE se modela como un proceso aleatorio. Al utilizar lo anterior, se evalúa el impacto de la orientación aleatoria del UE y los bloqueos humanos en el rendimiento de la relación señal-ruido (SNR) de los sistemas VLC. Además, también se calcula la función de distribución de probabilidad (PDF) del SNR recibido con oirs. El análisis propuesto también deduce el semiángulo LED óptimo y el FoV del receptor para el sistema VLC interior guiado por OIRS. Además, para el modelo de sistema propuesto, determinamos el tamaño óptimo del elemento OIRS para un tamaño de habitación determinado de 5 m × 5 m × 3 m. Sin embargo, el tamaño óptimo del elemento OIRS variará con las diferentes dimensiones de la habitación y las configuraciones del usuario. Por último, se ha analizado la tasa de error de bits (Ber) y el rendimiento medio de la tasa de datos con y sin casos de bloqueo para el sistema VLC interior asistido por OIRS propuesto.
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Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- نظام VLC الداخلي البصري بمساعدة مصلحة الضرائب الأمريكية في وجود عوائق بشرية مع توجيه معدات المستخدم العشوائية
- Translated title (French)
- Système VLC intérieur optique assisté par IRS en présence de blocages humains avec orientation aléatoire de l'équipement de l'utilisateur
- Translated title (Spanish)
- Sistema óptico de VLC para interiores asistido por el IRS en presencia de bloqueos humanos con orientación aleatoria del equipo del usuario
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4387736905
- DOI
- 10.36227/techrxiv.24330889.v1