The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences (한국통신학회논문지)

The Korean Institute of Commucations and Information Sciences (한국통신학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

PAPR Reduction Technique and BER Performance Improvement in OFDM-based Wireless Visible Light Communication

OFDM을 사용하는 무선 가시 광통신에서의 PAPR 저감 기법과 BER성능 개선

  • 유상범 (충북대학교 전자정보대학 전자공학과) ;
  • 유흥균 (충북대학교 전자정보대학 전자공학과)
  • Received : 2010.08.16
  • Accepted : 2011.03.03
  • Published : 2011.03.31
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

OFDM systems are much studied for the recent high speed wireless optical communication system. OFDM system has basically high PAPR and ICI easily generated because of non-linearity and RF impairments. In the wireless optical communication system, optical output power driven by current of LED is not linear so that transmission signals are distorted. Therefore, research about reception performance of this nonlinear optical output emitted by non-linear LED transfer function and OFDM signal has been conducted. Nonlinear effect of LED is different from nonlinear effect of OFDM system in the conventional radio communication system, which degrades the BER performance. In this paper, we apply non-linear transfer function of recently studied LED into OFDM system. So, for reducing the PAPR and suppressing the ICI in frequency domain of receiver, we suggest a new PAPR reduction technique to reduce non-linear distortion of LED and an adaptive ICI suppression algorithm so that BER performance may be improved. Also, the proposed method is verified through simulation results.

무선 광 통신 시스템에서 고속의 데이터를 전송하기 위한 방법으로 대역 효율이 높은 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 시스템이 연구되고 있다. OFDM 시스템은 PAPR(peak to average power ratio)이 높고 비선형 에러와 디바이스의 불균형으로 발생하는 ICI(inter channel interference)가 발생한다. 무선 광통신 시스템에서 LED(light emission diode)의 구동 전류에 의하여 구동되는 광 출력 파워는 비선형이며 전송 신호는 왜곡된다. 그러므로 비선형 LED 전달함수와 OFDM 신호에 의한 방사된 광 출력의 수신 성능에 대한 연구가 진행되었다. 비선형 왜곡에 의해 발생하는 효과는 기존의 무선 통신에서 사용되는 OFDM의 비선형 특성과 다르며 BER 성능을 저감시킨다. 본 연구에서는 최근 연구된 LED의 비선형성 전달함수를 적용하며, 비선형 왜곡과 Back-off에 의하여 수신기의 주파수영역에서 진폭 감쇄와 ICI를 발생시키므로, BER 성능을 개선시키기 위한 방법을 제안한다. 먼저 LED의 비선형 왜곡을 감소시키기 위한 새로운 PAPR저감 기법을 제안하며, 또한 수산 성능을 향상시키기 위하여 적응형 채널 추정 방식과 전송된 신호를 사용하여 SNR(signal to power ratio)을 개선하여 BER(bit error rate)을 개선하였다. 제안된 방법들을 시뮬레이션 결과를 통하여 확인한다.

Keywords

References

  1. Visible Light Communications: Tutorials, IEEE 802.15 VLC SG, 2008. 3. 17.
  2. B. nan, S.C.J. Lee, S. Randel, I. Neokosmidis, A.M.J. Koonen, J.W. Walewski, "Impact of LED Nonlinearity on Discrete Multitone Modulation," IEEE/OSA Journal of Optical Communications and Networking, Vol.1, pp.439-451, Oct. 2009 https://doi.org/10.1364/JOCN.1.000439
  3. I. Neokosmidis, T. Kamalakis, J.W. Walewski, B. Inan, T. Sphicopoulos, "Impact of Nonlinear LED Transfer Function on Discrete Multitone Modulation: Analytical Approach," Journal of Lightwave Technology, Vol.27, pp.4970-4978, Nov. 2009 https://doi.org/10.1109/JLT.2009.2028903
  4. H. Elgala, R. Mesleh, H. Haas, " study of LED nonlinearity effects on optical wireless transmission using OFDM," Wireless and Optical Communications Networks, pp.1-5, 2009.
  5. R.J. Baxley and G.T. Zhou, "Comparing Selected Mapping and Partial Transmit Sequence for PAR Reduction," IEEE Transactions on Broadcasting, Vol.53, pp.797-803, Dec. 2007 https://doi.org/10.1109/TBC.2007.908335
  6. G. Huang, A. Nix, and S. Armour, "Decision feedback equalization in SC-FDMA", IEEE International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications, pp.1-5, Sept. 2008.
  7. Armstrong, "Analysis of new and existing methods of reducing intercarrier interference due to carrier frequency offset in OFDM," IEEE Transactions on Communications, Vol.47, No. 3, pp.365-369, Mar.1999 https://doi.org/10.1109/26.752816
  8. J. Panta, K. J. Armstrong, "Effects of phase noise on performance of OFDM systems using an ICI cancellation scheme", IEEE Transactions on Broadcasting, Vol.49, No.2, pp.221-224, Jun. 2003. https://doi.org/10.1109/TBC.2003.810074
  9. Hsiao-Chun Wu, Xiaozhou Huang, "Joint phase/amplitude estimation and symbol detection for wireless ICI self-cancellation coded OFDM systems," IEEE Transactions on Broadcasting, Vol.50, pp.49-55, 2004. https://doi.org/10.1109/TBC.2004.824746
  10. H. G. Ryu, Y. Li, and J.S. Park, "An improved ICI reduction method in OFDM communication system", IEEE Transactions on Broadcasting, Vol.51, Issue 3, pp.395-400, Sep. 2005. https://doi.org/10.1109/TBC.2005.851091
  11. 이영선, 김남일, 김상우, 유흥균, "위상 잡음 보상 과 PAPR 저감을 고려한 DFT-Spread OFDM 통 신 시스템 설계와 성능 평가, " 한국전자파학회논문지, 제 17권, 7호, pp.638-647, 7월, 2006년