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Statistical Modeling of Wall Roughness and Its Influence on NLOS VLC Channels in Underground Mining
Indexado
WoS WOS:001442376100001
Scopus SCOPUS_ID:86000571137
DOI 10.3390/APP15052364
Año 2025
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



This study investigates the impact of wall roughness on the performance of the Non-Line-of-Sight (NLOS) component in Visible Light Communication (VLC) systems designed for underground mining environments, adhering to safety and communication standards such as IEC 60079-28(intrinsic safety in explosive atmospheres) and IEEE 802.15.7 (VLC parameters). Using probabilistic models aligned with the ITU-R P.1238 propagation guidelines, the research evaluates how wall materials (e.g., coal, shale, limestone) and their irregular geometries, characterized by surface roughness profiles compliant with ISO 8503-2,influence reflection coefficients (0.05-0.85 range), incidence angles (0 degrees-90 degrees), and irradiance angles (5 degrees-180 degrees), which are critical for signal propagation. Simulation scenarios, parameterized with material reflectivity data from ASTM E423, explore the effects of statistical distributions (uniform, normal with mu = 0.3, sigma = 0.2; exponential lambda = 2; gamma alpha = 0.5, beta = 0.2) on power distribution, channel impulse response, and reflection coefficients. The results indicate variations in maximum received power: a decrease of 80% for uniform distribution, an increase of 150% for exponential distribution, and a 100% increase for gamma distribution in reflection conditions. Under incidence and irradiance conditions, uniform distribution exhibited a 158.62% increase, whereas exponential distribution and gamma distribution experienced reductions of 72.22% and 7.04%, respectively. These variations align with IEC 62973-1 EMI limits and emphasize the role of roughness (Ra = 0.8-12.5 mu m per ASME B46.1).

Revista



Revista ISSN
Applied Sciences Basel 2076-3417

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Disciplinas de Investigación



WOS
Chemistry, Multidisciplinary
Engineering, Multidisciplinary
Physics, Applied
Materials Science, Multidisciplinary
Scopus
Sin Disciplinas
SciELO
Sin Disciplinas

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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Cornejo, Sebastian - Universidad Diego Portales - Chile
2 Jativa, Pablo Palacios - Universidad Diego Portales - Chile
2 Palacios Játiva, Pablo - Universidad Diego Portales - Chile
3 Meza, Cesar Azurdia - Universidad de Chile - Chile
3 Azurdia Meza, Cesar - Universidad de Chile - Chile
4 Sanchez, Ivan Hombre Univ Amer UDLA - Ecuador
Universidad de las Americas - Ecuador - Ecuador

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Financiamiento



Fuente
Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico
SENESCYT
Secretaría de Educación Superior, Ciencia, Tecnología e Innovación
ANID Fondecyt
Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo
ANID/FONDECYT Iniciacion
ANID Fondecyt Regular
Universidad de Las Américas Ecuador
Faculty of Engineering and Applied Sciences, Networking and Telecommunications Engineering, UDLA
Faculty of Engineering and Applied Sciences, Networking and Telecommunications Engineering

Muestra la fuente de financiamiento declarada en la publicación.

Agradecimientos



Agradecimiento
This research was funded by ANID/FONDECYT Iniciacion No. 11240799, ANID FONDECYT Regular 1211132, ANID/FONDECYT Iniciacion No. 11230129, SENESCYT "Convocatoria abierta 2014-primera fase, Acta CIBAE-023-2014" and Faculty of Engineering and Applied Sciences, Networking and Telecommunications Engineering, UDLA.
This research was funded by ANID/FONDECYT Iniciaci\u00F3n No. 11240799, ANID FONDECYT Regular 1211132, ANID/FONDECYT Iniciaci\u00F3n No. 11230129, SENESCYT \u201CConvocatoria abierta 2014-primera fase, Acta CIBAE-023-2014\u201D and Faculty of Engineering and Applied Sciences, Networking and Telecommunications Engineering, UDLA.

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