Localização, pré-distorção, pré-equalização e mitigação do crosstalk em sistemas VLC-OFDM - Mathias, Luis Carlos (2024)
Resumo: A multiplexação por divisão de frequências ortogonais (OFDM) tem sido amplamente aplicada em sistemas de comunicação por luz (VLC) devido às características de eficiência espectral e de combate à interferência intersimbólica e à seletividade do canal Neste paradigma, a primeira parte desta tese aborda de forma original a integração da funcionalidade da localização indoor de um receptor móvel ao sistema OFDM-VLC Para isto, utiliza o esquema OFDM com óptica espacial, possibilitando a discriminação dos sinais ópticos capturados no receptor que foram transmitidos pelos diversos diodos emissores de luz (LEDs) a partir da infraestrutura de iluminação Foram analisados via simulação numérica e de forma extensiva o estimador por ângulo de chegada (AoA), o estimador por intensidade do sinal recebido (RSS) e algumas de suas variações Utilizando o resultado da estimação por AoA ponderado como ponto inicial de busca do estimador por RSS, foi possível o aumento da probabilidade de convergência, redução da raiz quadrada do erro quadrático médio (RMSE) e número de iterações Também é avaliada a complexidade computacional dos estimadores analisados Um melhor fator de clipping é obtido através da análise da precisão do localizador e da capacidade de transmissão de dados Por fim, os resultados numéricos demonstraram eficácia, robustez e eficiência da arquitetura proposta A segunda parte desta tese propõe uma arquitetura original com um esquema de pré-distorção digital para a correção da não linearidade do LED, acrescido de um esquema de pré-equalização para a mitigação do efeito de seletividade em frequência do conjunto transmissor LED mais fotorreceptor Os dois esquemas apresentados utilizam de uma mesma realimentação luminosa que é realizada por um dispositivo receptor auxiliar acoplado à luminária Deste modo, todo o processamento do sinal envolvido é realizado no transmissor não exigindo overhead Mediante o desenvolvimento de um arranjo experimental automatizado, confirmou-se o efeito da não linearidade do LED em função da temperatura, corroborando a pertinência e eficácia da proposta Por fim, ao permitir a linearização do sinal de luz transmitido e a manutenção de uma relação sinal-ruído média em nas subportadoras OFDM, a melhoria de desempenho da taxa de erro de bit (BER) é confirmada, tanto numericamente, como pelo arranjo experimental dedicado desenvolvido A terceira parte desta tese propõe um esquema de mitigação do efeito crosstalk gerado pela sobreposição espectral de canais VLC obtidos por multiplexação por comprimento de onda (WDM) O crosstalk degrada a performance do sistema WDM devido os canais adjacentes gerarem interferência no canal de interesse O sistema WDM constituído por uma tríade de LEDs transmissores de cores vermelho-verde-azul e seus respectivos filtros de cores no receptor VLC é modelado, sendo os seus parâmetros estimados pelo sistema proposto, permitindo a mitigação deste efeito mediante a aplicação de um equalizador por forçagem a zero Tais parâmetros também foram estimados mediante medições do comportamento espectral de emissão dos LEDs e dos filtros ópticos utilizados Ademais, o sistema foi simulado numericamente demonstrando efetividade mediante avaliações da BER, sob diferentes ordens de modulação M-QAM nas subportadoras OFDM