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Análisis de sistemas OWC-OFDM para la mejora eficiente de sus prestaciones en VLC

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2013-09
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2014-10-03
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Este Trabajo de Fin de Grado presenta un análisis sobre la mejora de prestaciones de los sistemas OFDM (Multiplexación por División de Frecuencias Ortogonales) aplicados a las comunicaciones ópticas inalámbricas. En primer lugar, se expone el problema actual en el campo de las comunicaciones inalámbricas basadas en RF y se justi ca la elección de la tecnología óptica como solución al problema. Más adelante, se revisa el estado del arte de las comunicaciones ópticas inalámbricas. Uno de los puntos tratados, son las aplicaciones para las comunicaciones de interior a corta distancia, entre las cuales destacan las comunicaciones de luz visible (VLC). La modulación que actualmente se estudia para VLC es la Multiplexación por División de Frecuencias Ortogonales (OFDM). Una vez presentada la técnica OFDM, se realiza una breve descripción de sus fundamentos, ventajas y desventajas. Del mismo modo, se presenta el sistema OWC-OFDM y en concreto, el sistema IM/DD (Intensity Modulation/ Direct Detection), basado en modulación de intensidad y detección directa de la señal. Entre las técnicas utilizadas para dichos sistemas, se estudia en profundidad las técnicas ACO-OFDM (ACO-OFDM Asymmetrically Clipped Optical OFDM), DCO-OFDM (DC-biased Optical OFDM) y ADO-OFDM (Asymmetrically Clipped DC biased Optical OFDM). A partir de dicho análisis, se plantea mejorar la tasa de error de bit y la potencia de transmisión. Tras examinar los sistemas OFDM actuales, se describe el diseño alternativo junto con un análisis de señal del sistema propuesto. Este sistema se basa en una combinación entre las características de los sistemas DCO-OFDM y ADO-OFDM. A continuación, se simula la alternativa planteada en Matlab para conocer su tasa de error de bit y potencia de transmisión. Por otra parte, se simulan los sistemas mencionados anteriormente junto con la propuesta de este proyecto. De esta manera se comparan las prestaciones en las mismas condiciones de transmisión y recepción. Finalmente, se analizan los resultados de las simulaciones para comprobar que la alternativa propuesta mejora la e ciencia del rendimiento de los sistemas IM/DD estudiados en el presente proyecto.
This Bachelor Final Project presents an analysis about improving OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) systems performance for wireless optical communications. Firstly, it is described the current problem in the wireless technology based on RF and it is justi ed why optical wireless communications (OWC) is proposed as a solution. Later, the state of the art in wireless optical communications is reviewed. One of the points mentioned is applications for indoor short-range communications such us visible light communications (VLC). This type of communication modulates signals using Orthogonal Frequency Division Multiplexing technique. Once OFDM is presented, it is brie y described its fundamentals, advantages and disadvantages. Similarly, the OWC-OFDM system and in particular, the IM/DD system (Intensity Modulation/ Direct Detection) is introduced. Among the techniques used for such systems, it is deeply studied the ACO-OFDM (ACO-OFDM Asymmetrically Clipped Optical OFDM), DCO-OFDM (DC-biased Optical OFDM) and ADO-OFDM (Asymmetrically Clipped Optical OFDM DC biased) techniques. From this analysis, it is proposed to improve bit error rate and transmission power. After reviewing the current OFDM systems, the design of an alternative is described. This alternative is based on a combination of the features of ADO-OFDM and DCOOFDM systems. Then, the proposed alternative is simulated in Matlab to get to know its bit error rate and transmission power. On the other hand, the aforementioned systems together with the proposed project are also simulated. Thus, performances are compared under the same conditions of transmission and reception for all systems. Finally, simulation results are analyzed to examine that the proposed alternative performance improves the e ciency of IM/DD systems studied on this project.
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Keywords
OFDM (Multiplexación por División de Frecuencias Ortogonales), Comunicaciones ópticas inalámbricas, Redes de comunicación
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