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Título: Projeto e análise de desempenho de um sistema de comunicação por luz visível
Título(s) alternativo(s): Project and analysis of the performance in a visible light communication system
Autor(es): Guillen, David Esteban Farfan
Orientador(es): Pohl, Alexandre de Almeida Prado
Palavras-chave: Lâmpadas de LED
Sistemas de comunicação sem fio
Fotodiodos
Luz - Sistemas de comunicação
Modulação (Eletrônica)
Detectores ópticos
Métodos de Simulação
LED lamps
Wireless communication system
Photodiodes
Light - Communication systems
Modulation (Electronics)
Optical detectors
Simulation methods
Data do documento: 28-Jul-2021
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: GUILLEN, David Esteban Farfan. Projeto e análise de desempenho de um sistema de comunicação por luz visível. 2021. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2021.
Resumo: Este trabalho apresenta a implementação de um sistema de comunicação sem fio em luz visível (VLC) utilizando uma lâmpada comercial composta por 7 LEDs brancos. O sistema inclui simulação, projeto e montagem dos circuitos eletrônicos do sistema de transmissão (Tx) e recepção (Rx), para os quais foram utilizados os softwares TINA-TI e EAGLE. Diferentes simulações realizadas para um ambiente interno mostram que os sistemas VLC podem transmitir dados enquanto mantêm a iluminação recomendada pelo padrão (≥ 500 lux). Medidas fotorradiométricas são realizadas para caracterizar as condições de iluminação. Para o sistema de comunicação, diferentes códigos são implementados no software MATLAB: OOK NRZ, OOK RZ, VPPM (rc = 30%, 50%, 70%, 90%), OFDM com modulação 4-QAM e equalização. Os experimentos são realizados em ambiente interno (laboratório) e com linha de visada (LoS). Diferentes configura- ções são propostas nas quais a localização do transceptor e do receptor são variadas e diferentes potências elétricas são utilizadas para encontrar o melhor ponto de desempenho. O desempenho do sistema de comunicação Tx-Rx é verificado pela relação entre o BER vs distância, obtendo um BER ≤ 10−3 para distâncias de até 2 m. O desempenho da luminária LED é analisado pelos níveis de iluminância, obtendo-se uma iluminação adequada até 1,6 m.
Abstract: This work presents the implementation of a wireless communication system in visible light (VLC) using a commercial lamp composed of 7 white LEDs. The system includes the simulation, design and assembly of the electronic circuits of the transmission (Tx) and reception (Rx) system, for which the TINA-TI and EAGLE software were used. Different simulations performed for an indoor environment show that VLC systems can transmit data while maintaining the lighting recommended by the standard (≥ 500 lux). Photoradiometric measurements are made to characterize the lighting conditions. For the communication system, different codes are implemented in the MATLAB software: OOK NRZ, OOK RZ, VPPM (rc = 30%, 50%, 70%, 90%), OFDM with 4-QAM modulation and equalization. The experiments are performed for an indoor setting (laboratory) and with link in line of sight (LoS). Different configurations are proposed in which the location of the transmitter and receiver is varied and different electrical powers are used in order to find the best performance point. The performance of the Tx-Rx communication system is verified by measuring the BER vs distance, obtaining a BER ≤ 10−3 for distances up to 2 m. The performance of the LED luminaire is analyzed by illuminance levels, obtaining adequate lighting up to 1.6 m.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/26142
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