Análise de Desempenho da Técnica de Modulação DMT para Comunicação via Luz Visı́vel

Made available in DSpace on 2018-03-22T15:50:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_11643_Disserta__o_VLC_Rozi.pdf: 14636799 bytes, checksum: 08e0f011755131560f86731240bee839 (MD5) Previous issue date: 2017-12-20Esta dissertação de Mestrado tem como objetivo geral estudar o projeto e a análise de desempenho de um sistema de comunicação via luz visı́vel VLC (Visible Light Communi- cation) que utiliza técnicas de multiplexação/modulação multiportadoras DMT (Discrete Multitone) ou OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) que transmitem sinais sem e com envoltória constante CE-OFDM (Constant-Envelope OFDM). Por reduzir o parâmetro que quantiza a razão entre as potencias máxima e média de sinal OFDM, o PAPR (Peak-to-Average Power Ratio), a ultima técnica é pela primeira vez proposta na literatura para diminuir os efeitos nocivos à saúde de um ser Humano exposto em um ambiente com comunicação VLC. Sabe-se que variações intensas de amplitude em um intervalo de tempo maior que 5 ms, o que corresponde a frequências menores que 200 Hz, são nocivos à saúde de um ser Humano. Sabe-se também que esta caracterı́stica, denominada na literatura de flicker, é inerente aos sistemas que empregam a multiplexação OFDM devido aos altos valores (tipicamente acima de 11 dB) de PAPR. Assim, técnicas que reduzem tal parâmetro são de extrema valia na tecnologia em questão, sendo a baseada na transmissão de sinais CE-OFDM uma de destaque por reduzir o referido parâmetro para apenas 3 dB, sem adição de substanciais modificações na estrutura do transceptor multiportadora. A avaliação de desempenho foi realizada mediante resultados de simulação numérica dos sistemas DMT e CE-OFDM, projetados e implementados a partir de respostas impulsivas obtidas de modelos de canal VLC para comunicação em um cenário de arquitetura SISO (Single-Input Single-Output) contendo um LED (Light-Emitting Diode) central como transmissor e um fotodiodo como receptor, e outro na configuração MISO (Multiple-Input Single-Output) com quatro LEDs transmissores e um fotodetector. Na simulação realizada com a modulação DMT, observou-se que para as modulações nas subportadoras com nı́veis de 4, 16 e 32-QAM, em ambos os cenários, os desempenhos foram satisfatórios com taxas de transferências iguais a 200, 400 e 500 Mbps, respectivamente. Porém, em ambos os cenários, para um mapeamento de mais alto nı́vel, tal como o 64-QAM (600 Mbps), o desempenho para a largura de banda total do sistema igual a 200 MHz foi comprometido mediante o aparecimento de um platô nas curvas de desempenho para valores de taxa de erro de bits BER= 10 −3 . Já para o sistema CE-OFDM observou-se que, o excessivo aumento do ı́ndice de modulação de fase (parâmetro que mais influencia o desempenho) degrada o desempenho do sistema devido à natureza não-linear desta técnica de transformação. O ı́ndice de modulação ótimo para as simulações SISO identificado foi igual a 0, 5, sendo que para as transmissões em MISO, 0, 2 revelou-se valor ótimo, para sistemas VLC com taxas de transferências iguais a 55, 1, 110 e 165 Mbps, para4-QAM, 16-QAM e 64-QAM como mapeamento nas subportadoras respectivamente, em uma largura de banda total igual a 200 MHz. Palavras-chave: Comunicação via luz visı́vel, modulação/multiplexação DMT, modulação OFDM com envoltória constante, redução de PAPR, flicker