実用的なOFDM-VLCシステムの補間ベースのサンプリング周波数オフセット補正スキームの比較

サンプリング周波数オフセット（SFO）は、低コストのアナログからデジタルまたはデジタルアナログコンバーター（ADCS/DACS）を備えた直交周波数分割多重化（OFDM）ベースの可視光通信（VLC）システムの重要な問題です。。デジタル補間または再サンプリングフィルターを使用して、SFOを効果的に補正できます。そのような場合、受信機ADCでのオーバーサンプリングは、OFDM信号スペクトルの内側/外側の余分な周波数成分を引き起こす可視光源の不完全なDACと非線形性のために、エイリアシング効果を緩和するために必要です。オーバーサンプリング係数（レート）は、主にデジタル補間フィルターと非線形VLCリンクの順序によって決定されます。デジタル補間フィルターを組み込んだOFDM-VLC受信機の設計は、伝送パフォーマンスだけでなく、デジタル信号処理（DSP）の複雑さにも影響するため、不可欠です。このホワイトペーパーでは、コストに敏感なVLCアプリケーションのデジタル補間ベースのSFO補償スキームの実現可能性を評価するために、2番目/3番目/4番目の注文補間フィルターを組み込んだリアルタイムOFDM-VLCレシーバーが実験的に実証されています。OFDMフレーム構造は、SFO推定と補償を含む同期のために設計されており、DSPの精度と潜時が考慮されます。リアルタイムのOFDM-VLCレシーバーに基づいて、VLC伝送パフォーマンスと異なる補間ベースのSFO補償スキーム間のDSPの複雑さの比較について説明します。

Sampling frequency offset (SFO) is an important issue in the orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM)-based visible light communication (VLC) systems with low-cost analog-to-digital or digital-to-analog converters (ADCs/DACs). A digital interpolation or resampling filter can be used to effectively compensate the SFO. In such case, oversampling at the receiver ADC is required to mitigate the aliasing effect due to imperfect DACs and nonlinearity of visible light sources that cause extra frequency components inside/outside the OFDM signal spectrum. The oversampling factor (rate) is mainly determined by the order of the digital interpolation filter and nonlinear VLC links. The design of the OFDM-VLC receiver incorporating the digital interpolation filter is vital as it affects not only the transmission performance but also the complexity of digital signal processing (DSP). To evaluate the feasibility of the digital interpolation-based SFO compensation schemes for cost-sensitive VLC applications, in this paper, a real-time OFDM-VLC receiver incorporating the 2nd/3rd/4th order interpolation filters is experimentally demonstrated. An OFDM frame structure is designed for the synchronization including SFO estimation and compensation, in which the precision and latency of DSP are considered. On the basis of the real-time OFDM-VLC receiver, the comparison in the VLC transmission performance and DSP complexity between different interpolation-based SFO compensation schemes is discussed.