Análise experimental de técnicas de modulação E-OFDM na comunicação via luz visível

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dc.contributor.advisor1Silva, Jair Adriano Lima
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/000000032567184X
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3099010533644898
dc.contributor.authorMonteiro, Felipe Teixeira
dc.contributor.referee1Castellani, Carlos Eduardo Schmidt
dc.contributor.referee2Nunes, Reginaldo Barbosa
dc.date.accessioned2024-05-29T22:11:55Z
dc.date.available2024-05-29T22:11:55Z
dc.date.issued2019-12-17
dc.description.abstractA performance comparison between a multicarrier modulation scheme candidate of 5th generation mobile phone (5G) applied to Visible Light Communications (VLC) is presented in this work. The VLC technology is considered promising to due the advantages of including the use of Light-Emitting Diode (LED) for unlicensed spectrum data transmission, and the absence of electromagnetic interference with wireless communication conventional systems. Its integration of VLC technology in the 5G context presupposes a performance assessment among the recommended 5G modulation techniques, as well as comparison with the modulation assigned to fourth generation mobile telephony (4G). Therefore, the performance of VLC systems with Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM), modulation used in 4G systems, is compared with two new modulation scheme candidate for 5G standardization, which is Filter Bank Multiarrier (FBMC) and the generalized version of unorthogonal subcarrier multiplexing (GFDM - Generalized Frequency Division Multiplexing). Results obtained after the numerical simulations in channels that add white Gaussian noise showed that FBMC modulation technique achieves better performance when compared to OFDM and GFDM multiplexing. The experimental setup of a VLC channel with transmitter LED and photoreceiver was prepared and explored to prove the principles discussed. Experimental results showed that for a VLC link of 1 m length and for different values of the Signal-to-Noise Ratio (SNR), the GFDM scheme presented better performance when compared to OFDM, although for SNR ≤ 8 dB values FBMC had better performance among the others. This is also true when the link length reaches values ≈ 2.5 m for high SNR values. However, to the ≈ 5 dB gain in the magnitude metric of the error vector obtained at d = 2.5 m reinforces the idea that both FBMC and GFDM can be adopted for VLC communication in Indoor environments, used as a complementary system of 5G applications. Nevertheless, we conjecture that for link lengths d > 2.5 m, FBMC can be the favorite modulation scheme, regarding the rapid performance degradation of GFDM based VLC systems
dc.description.resumoUma comparação de desempenho entre formatos de modulação multiportadoras candidatos à quinta geração de telefonia móvel (5G), aplicada a sistemas de comunicação via luz visível (VLC - Visible Light Communications), é apresentada neste trabalho. A tecnologia VLC é considerada promissora devido a vantagens que incluem a utilização de diodos emissores de luz (LED: Light-Emitting Diode) para transmissão de dados em espectro não licenciado, além da inexistência de interferência eletromagnética com sistemas de comunicação sem fio convencionais. A sua integração da tecnologia VLC no contexto 5G pressupõe uma avaliação de desempenho entre as técnicas de modulação recomendadas para 5G, bem como a comparação com a modulação designada para quarta geração de telefonia móvel (4G). Assim sendo, o desempenho de sistemas VLC com multiplexação por divisão de frequências ortogonais (OFDM - Orthogonal Frequency Division Multiplexing), modulação usada em sistemas 4G, é comparado com dois novos formatos de modulação candidatos para a padronização do 5G, quais sejam, a multiplexação por banco de filtros (FBMC - Filter Bank Multicarrier) e a uma versão generalizada da multiplexação de subportadoras não ortogonais (GFDM - Generalized Frequency Division Multiplexing). Resultados obtidos após simulações numéricas em canais que adicionam ruído Gaussiano branco mostraram que a técnica de modulação FBMC supera as multiplexações OFDM e GFDM. Um aparato experimental de um enlace VLC contendo um LED transmissor e um foto-receptor foi preparado e explorado para a comprovação dos princípios abordados. Os resultados experimentais mostraram que, em um enlace VLC de 1 m de comprimento e para diferentes valores da relação entre a potência de sinal e a potência de ruído (SNR - Signal-to-Noise Ratio), a multiplexação GFDM apresentou melhor desempenho quando comparado ao OFDM, embora para valores de SNR < 8 dB a FBMC obteve melhor desempenho entre as demais. Isso também é verdade quando o comprimento do enlace alcança valores próximos de 2,5 m, para altos valores de SNR. No entanto, o ganho de aproximadamente 5 dB na métrica de magnitude do vetor de erro obtido em d = 2,5 m, reforça a ideia de que tanto a FBMC quanto a GFDM podem ser adotados para comunicação VLC em ambientes internos, empregada como sistema complementar de aplicações em 5G. Além disso, também conjecturamos que, para comprimentos de enlace d>2.5 m, a multiplexação FBMC pode ser o esquema de modulação favorito, considerando a rápida degradação do desempenho dos sistemas VLC baseados em GFDM. Palavras-Chave: Comunicação por luz Visível VLC, 5G, OFDM, FBMC, GFDM
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/13646
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Engenharia Elétrica
dc.publisher.departmentCentro Tecnológico
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
dc.rightsopen access
dc.subjectComunicação por luz Visível VLC
dc.subject5G
dc.subjectOFDM
dc.subjectFBMC
dc.subjectGFDM
dc.subjectVisible light communications
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqEngenharia Elétrica
dc.titleAnálise experimental de técnicas de modulação E-OFDM na comunicação via luz visível
dc.title.alternativetitle.alternative
dc.typemasterThesis
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