I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m p u t er   Science   Vo l.   10 ,   No .   1 A p r il   2 0 1 8 ,   p p .   258 ~ 265   I SS N:  2502 - 4752 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ee cs . v 10 .i 1 . p p 258 - 2 6 5           258       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / ijeec s   Di m m i ng  Techni ques for  Visible L ig ht  Co mm unica t io n Sys te m       Su riza   A.   Z Sh a r m i A k t er M.   Sh a hn a n   De p a rtme n o f   El e c tri c a a n d   Co m p u ter E n g in e e rin g F a c u lt y   o f   En g in e e rin g       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J an   12 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   Mar   12 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   Mar   26 ,   2 0 1 8       V isib le  li g h c o m m u n ica ti o n   ( VL C)  is  a n   e m e rg in g   a n d   p ro m i sin g   n e tec h n o l o g y   in   o p ti c a w irele ss   c o m m u n ica ti o n   (OW C).   Ho w e v e r ,   d imm in g   h a a n   a d v e rse   e ff e c o n   th e   p e rf o r m a n c e   o f   v isib le  li g h c o m m u n ica ti o n   s y ste m .   In   v isib le   li g h c o m m u n ica ti o n   ( V L C)  sy st e m ,   il lu m in a ti o n   a n d   c o m m u n ica ti o n   b o th   a re   p r o v id e d   sim u lt a n e o u sly   u sin g   a   li g h e m it ti n g   d i o d e   (L ED).   T h e   sp e c i f ic a ti o n   f o l ig h ti n g   is  a p p l ica ti o n   sp e c if ic  f o w h ich   d imm in g   c o n tro is  re q u ire d .   T h e re   a re   d iff e r e n m o d u latio n   tec h n iq u e f o r   d imm in g   c o n tro in   v isib le  li g h t   c o m m u n ica ti o n .   In   th is  t h e sis,  NRZ - OO K   m o d u latio n   m e th o d   a n d   4 - QAM - OFDM   m o d u lati o n   tec h n iq u e a re   in v e stig a ted   f o d if fe re n d imm in g   ra n g e ,   tran s m issio n   d ista n c e ,   b e a m   d iv e rg e n c e   a n g le  a n d   b it   ra te.  T h e   re su lt   sh o w th a f o 1 3 m   li n k   ra n g e ,   5 G b /s  d a ta  sp e e d   is   a c h iev a b le   f o th e   4 - QA M - OFDM   sc h e m e .   T h e   a n a ly sis   of   th is  re se a rc h   is  e x e c u ted   o n ly   b a se d   o n   sy ste m   p a ra m e ters .   T h e   sc o p e   o f   th is  re se a rc h   e x c lu d e d   th e   f o ll o w in g   p a ra m e t e rs  w h ich   a re   sh a d o w in g ,   m o b il it y ,   m u lt ip a th   in terf e re n c e   a n d   in ter - s y m b o in terf e r e n c e   f o m u lt ica rrier  m o d u latio n .   T h e se   a re   th e   re late d   re s e a rc h   to p ic  w h i c h   c a n   b e   in v e stig a ted   f o f u tu re   w o rk .   K ey w o r d s :   VL C   Di m m i n g   Op tical  W ir eless   L E Di m m i n g   NR Z - OOK   QA M - O FDM   Co p y rig h ©   2 0 1 8   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Su r iza  A .   Z   Dep ar t m en t o f   E lectr ical  an d   C o m p u ter   E n g in ee r i n g   Facu lt y   o f   E n g i n ee r i n g ,   J alan   Go m b ak   5 3 1 0 0   Ku ala  L u m p u r .   0 3 6 1 9 6 4 8 5 3 .   E m ail:  s u r iza @ ii u m . ed u . m y       1.   I NT RO D UCT I O N     Vis ib le  L i g h C o m m u n icatio n   ( VL C )   i s   a   s h o r t - r a n g e   o p tical  w ir eles s   co m m u n icatio n   t h at   u s es  lig h t   to   tr an s m it  d ata.   T h d ata  tr an s m i tted   th r o u g h   l ig h e m itti n g   d io d es  ( L E D)   an d   p h o to d etec to r   as  th r ec eiv er .   Sin ce   L E ca n   s w i tch   f aster   t h an   t h h u m an   e y ca n   r esp o n d ,   th e y   ca n   m o d u late  at  h i g h   d ata  r ates;  o f f er in g   n o o n l y   ill u m in a tio n   as  w ell  co m m u n icatio n   ca p ab ilit ie s .   T h tech n o lo g y   f alls   i n to   v i s ib le  lig h s p ec tr u m   w it h   b a n d w id th   r a n g e s   b et wee n   3 8 0 n m   to   7 8 0 n m   ( co r r esp o n d s   to   f r eq u e n c y   r an g o f   ap p r o x im a tel y   3 8 4   T Hz  to   7 8 9   T Hz) .   VL C   i s   t h e   b est  alter n ati v f o r   th e   w ir ele s s   s y s te m   d u e   to   t h li m ited   b an d w id th   av ailab le   in   R ad io   Fre q u e n c y   ( R F)  s p e ctr u m ,   n et w o r k   i n ter f er e n ce ,   an d   i n ter f er e n ce   i n   s en s iti v elec tr o n ics.  T ab le  1   illu s tr ates t h co m p ar is o n   b et w ee n   V L C   a n d   R s y s te m .   I n   ter m   o f   t h d ata   co m m u n ica tio n   th r o u g h   lig h t,  V L C   i s   g etti n g   m o r atte n tio n   f r o m   a   co m m u n icatio n   s er v ice  p r o v i d er   p o in o f   v ie w .   Ho w ev er ,   th i ll u m in at io n   s id o f   it  r eq u ir es  co n s id er atio n   s in ce   g lo b all y ,   elec tr icit y   co n s u m p tio n   f o r   li g h ti n g   is   p r o j ec ted   to   in cr ea s b y   6 0   p er ce n o v er   t h n ex t   2 5   y ea r s   [ 1 ] .   Du to   th is   p r o b le m ,   d im m i n g   f u n ctio n   i s   cr u cial  in   V L C   s y s te m   s i n ce   it  is   w o r k in g   as  s o u r ce   o f   illu m i n atio n   a n d   also   co m m u n ica tio n .   Di m m in g   p r o p er ty   ca n   b b en ef icial  r eg ar d in g   en er g y   e f f icien c y ,   lif esp a n ,   an d   ex te n d ed   lif et i m [ 2 ] .     I n   t h is   s t u d y ,   w e   d is c u s s ed   th d i m m i n g   tech n iq u es  f o r   V L C   u s i n g   N R Z - OOK  a n d   4 Q AM - OF DM ,   m o d u latio n   m et h o d s   Th s u b s ec tio n   b eg i n s   w it h   d is c u s s io n   o f   t h e   d i m m i n g   tec h n iq u o f   L E D   f o llo w s   w it h   m o d u latio n   tech n iq u e,   r es u lt,   an d   an al y s i s ,   an d   co n cl u s io n .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       Dimmn in g   Tech n iq u es fo r   V is ib le  Lig h t Co mmu n ica tio n   S ystem  ( S u r iz a   A . Z.)   259   T ab le  1 .   T h co m p ar is o n   b et wee n   V L C   a n d   R F   S p e c i f i c a t i o n s   V i si b l e   L i g h t   C o mm u n i c a t i o n   ( V L C )   R F   C o mm u n i c a t i o n   A v a i l a b l e   sp e c t r u m     4 0 0 T H z   t o   8 0 0   T H z     3 K H z   t o   3 0 0   G H z     C o v e r a g e   L i mi t e d   M o st l y   w i d e   S t a n d a r d s   I EEE  8 0 2 . 1 5 . 7   M a t u r e d   D i st a n c e   S h o r t   S h o r t   t o   l o n g   S e c u r i t y   G o o d   P o o r   EM   I n t e r f e r e n c e   No   Y e s   M u l t i p a t h   L o w   H i g h   P o w e r   c o n su mp t i o n   R e l a t i v e l y   l o w   M e d i u m   S y st e m C o mp l e x i t y     L o w   H i g h   N L O S   p e r f o r man c e   I f   t h e   r e f l e c t e d   si g n a l   i p o o r ,   w e   c a n   n o t   e st a b l i s h   a n y   c o mm u n i c a t i o n .   C o mm u n i c a t i o n   i p o ssi b l e   b u t   p e r f o r man c e   d e g r a d e d   d u e   t o   si g n a l   f a d i n g   Ex t e r n a l   p o w e r   r e q u i r e me n t   No   Y e s   M a t e r i a l   c o st   C o mp a r a t i v e l y   c h e a p   Ex p e n si v e   S e r v i c e s   I l l u mi n a t i o n   &   C o mm u n i c a t i o n   C o mm u n i c a t i o n       2.   DIM M I NG   T E CH NI Q U E O F   L E D   Ma n y   li g h tin g   ap p licatio n s   r eq u ir d i m m i n g   co n tr o f o r   e n er g y   s a v in g s   a n d   ae s t h etic   r eq u ir e m e n t s .   Sin ce   L E D   e m i ts   i n co h er e n l ig h w h ic h   is   d r i v en   b y   c u r r en t,   t h e m itted   i n te n s it y   o f   L E lig h t s   h a s   to   b e   m o n ito r ed   an d   ad j u s ted   ac co r d in g   to   th f u n c tio n al  r eq u ir e m en ts   f o r   u s   to   b ab le  to   i m p le m e n d i m m in g   s ch e m e.           Fig u r 1 .   C o n ce p t o f   an alo g   d im m in g   a n d   d ig ital d i m m i n g   [ 1 ]       T h er ar t w o   tec h n iq u e s   to   i m p le m e n t   d i m m i n g   s ch e m o v er   L E Ds,   as  s h o w n   in   Fi g u r e1   th at  ar e   an alo g   d i m m i n g   a n d   d ig ital  d i m m in g .   E ac h   tec h n iq u o f   d im m in g   h as   its   ad v a n tag e s   a n d   d is ad v an tag e s .   W e   s elec t th a n alo g   d i m m i n g   f o r   ev alu a tio n   d u to   t h n o n - co m p lex   cir cu itr y ,   a lth o u g h   it c a n   ca u s c h r o m aticit y   s h i f w h er ea s ,   i n   d i g ital  d i m m i n g ,   c h r o m atic it y   is   n o a n   is s u s i n ce   t h s ig n al  ca n   m a in tai n   h ig h er   v alu e.   C o n v er s el y ,   t h p o s s ib le   d ata  s p ee d   d ec r ea s es  w h e n   t h d u t y   c y cle  o f   p u l s w id t h   m o d u l atio n   ( P W M)   s ig n al   is   lo w   [ 3 ] .   I t is i m p er ati v to   id en tify   t h cr itical  f ea tu r es o f   ea ch   m et h o d   f o r   ea ch   ap p licati o n .       2 . 1 .   Ana lo g   Di mm ing   An alo g   d i m m i n g   i s   k n o w n   a s   co n tin u o u s   cu r r en r ed u ctio n   ( C C R )   w h ic h   p er f o r m s   b y   r ed u cin g   t h f o r w ar d   c u r r en t h r o u g h   L E D.   W ca n   ad j u s t h i n te n s i t y   o f   e m itted   li g h L E b y   v ar y i n g   t h f o r w ar d   cu r r en a p o s s ib le   lo w es le v el  to   a ttai n   t h d es ir ed   o u tp u t.  T h is   m et h o d   is   ea s y   to   i m p le m e n b ec a u s o f   th d r iv er   cir cu itr y   is   n o co m p lex ,   b u it  r eq u ir es  t h r ig h t   c o n tr o ller   t o   ac h iev ac cu r ate  c o n tr o o v er   cu r r en to   p r o v id an   ef f icie n t   d i m m i n g .   T h f o r w ar d   cu r r en o f   L E is   v ar ied   d ir ec tl y   i n   an al o g   d i m m in g   w h ic h   ca u s e s   th c h r o m aticit y   s h i f t.      2 . 2 .   Dig it a l D i mm ing   T h d ig ital  d i m m i n g   is   p u ls e   w id t h   m o d u latio n   ( P W M)   w h er p u ls e s   ar m o d u lated   d ig itall y   to   d r iv th L E at   co n s ta n cu r r en le v el.   P W m o d u lat es  th d u t y   c y cle   o f   t h p u l s e   w h ic h   is   th ti m e   in ter v a w h en   th e   p u l s is   o n   s tate,   t h o n l y   s tate   th e   d ata  t r an s m is s io n   o cc u r r ed   [ 4 ] .   A ll  th L E l ig h is   o n     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l 10 ,   No .   1 A p r il   2 0 1 8   :   2 5 8     2 6 5   260   w it h   t h h i g h e s b r ig h t n es s   w h e n   th d u t y   c y c le  is   1 .   W ca n   ac h ie v e   d esire d   d i m m i n g   p er ce n tag b y   r ed u cin g   th d u t y   c y cle   o f   P W s ig n al .   Di g ital  d i m m i n g   i s   th m o s p r e f er ab le  an d   s h ar ed   ap p r o ac h   to   VL C   d u to   it s   s ig n i f ica n d i m m i n g   p r ec is io n .   I a ls o   r ed u ce s   t h e   lig h i n te n s i t y   o f   L E D   m o r e   li n ea r l y   th a n   an alo g   d i m m in g   an d   r eq u ir es   h i g h er   d i m m in g   ac cu r ac y   an d   d ata  tr an s m i s s io n   at  lo w er   b r ig h t n es s   lev el  [ 5 ] .       3.   M O DULAT I O T E CH NI Q UE   T h d ata  is   m o d u la ted   o n to   a   ca r r ier   s i g n al   b y   m o d u latio n   tech n iq u es   to   tr a n s m it   t h d at th r o u g h   L E D.   T h er ar m a n y   v ar ia n ts   o f   m o d u lat io n   m et h o d s   a n d   t h p er f o r m a n ce   o f   d i f f er en t   m o d u latio n   tec h n iq u e   th at  w ca n   e v alu a te  b y   an al y zi n g   t h m o d u latio n   s c h e m es  b ased   o n   th c h an g es  o f   v ar io u s   s y s te m   p ar am eter s .   I n   o u r   w o r k ,   w an al y ze d   t h p er f o r m a n ce s   o f   NR Z - OOK,   M - ar y   P A a n d   M - Q A M - OFDM   s ch e m es  b ased   o n   b it  r ate,   b ea m   d iv er g en ce ,   tr an s m is s io n   d is tan ce   an d   d u t y   c y cle  o r   d i m m in g .   A ll  t h e   s i m u lat io n   p ar a m e ter s   w er m ai n tai n ed   co n s tan t   t h r o u g h o u t h s i m u latio n   f o r   all   m o d u latio n   tec h n iq u es.   Ho w e v er ,   i n   t h is   p r eli m in ar y   s tu d y ,   w ar e   g o i n g   to   p r ese n th e   d ata  a n al y ze d   w it h   N R Z - OOK   m o d u latio n   tech n iq u o n l y .   T h an al y s is   is   d o n u s i n g   Op ti s y s te m   s i m u latio n   s o f t w a r e.   T h b lo c k   d iag r a m   o f   t h e   s i m u lat io n   cir cu i t is as  s h o w n   in   Fi g u r 2 .             Fig u r 2 .   B lo ck   d iag r a m   o f   V L C   s i m u latio n   d esi g n       T h VL C   s y s te m   co n s i s ts   o f   VL C   tr an s m itter ,   f r ee   s p ac o p tical  ch an n el  a n d   VL C   r ec ei v er .   I u s es  in te n s it y   m o d u la tio n   an d   d ir e ct  d etec tio n   ( I M/D D)   f o r   d ata   tr an s m i s s io n   t h r o u g h   L E D.   T r an s m itted   d ata  i s   m o d u lated   b y   i n ten s it y   m o d u l atio n   b ased   o n   th i n s ta n ta n e o u s   p o w er   o f   L E an d   co n v e r ts   th elec tr ical  to   o p tical  p o w er .   P h o to d io d p er f o r m ed   d ir ec d etec tio n   tec h n i q u w h ich   tr an s f o r m s   t h r ec e iv ed   o p tical  p o w er   to   elec tr ical  p o w er   [ 6 ] .   T h d em o d u lato r   d e m o d u late s   t h d ata  an d   tr an s m i ts   t h r o u g h   f ilter   an d   a m p li f ier .   T h f ilter   u s ed   to   r e m o v t h u n d esire d   f r eq u en c y   f r o m   t h s ig n a an d   a m p li f ier   a m p lifie s   ( T r an s i m p ed en ce   Am p li f ie r ,   T I A )   th w ea k   c u r r en s ig n al  f r o m   t h p h o to d io d e.   T h en   th b it  s eq u e n ce   r eg en er ato r   r ec o v er s   b ac k   th o r i g in a d ata.   T h ese  ar th en tire   p r o ce s s   o f   tr a n s m itt in g   a n d   r ec eiv i n g   in f o r m atio n   in   a   V L C   s y s te m .   T ab le  2   illu s tr ated   th s i m u la tio n   p ar a m eter s   al o n g   w it h   th as s i g n ed   v al u e s   f o r   th Op tis y s te m   co m p o n e n t s .       T ab le  2 .   Sim u latio n   p ar a m eter s   o f   Op tis y s te m   co m p o n en t s   P a r a me t e r s   V a l u e   W h i t e   L ED   F r e q u e n c y :   4 5 0 n m   B a n d w i d t h :   1   M H z   El e c t r o n   l i f e   t i me :   1 p s   R C   c o n s t a n t :   1 p s   Q u a n t u m e f f i c i e n c y :   0 . 6 5   A mb i e n t   l i g h t   n o i se   F r e q u e n c y : 5 0 H z   P o w e r :   3 6 W   F S O   A t t e n u a t i o n : 0 . 0 0 8   d B / k m   P I N   p h o t o d i o d e   R e sp o n s i v i t y :   0 . 2 2   A / W   D a r k   c u r r e n t :   1 0 n A   L o w   P a ss B e sse l   F i l t e r   C u t   o f f   f r e q u e n c y :   0 . 7 5 * B i t r a t e   T r a n si mp e d a n c e   A mp l i f i e r   ( TI A )   V o l t a g e   g a i n :   9 0   o h m   B a n d w i d t h :   2 4 0 M H z     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       Dimmn in g   Tech n iq u es fo r   V is ib le  Lig h t Co mmu n ica tio n   S ystem  ( S u r iz a   A . Z.)   261   4.   E VA L UA T I O O F   NO N - RE T U RN  T O   Z E RO   O N - O F F   K E YIN G   ( NR Z - OOK)   As  d escr ib ed   b ef o r e,   th er ar t w o   w a y s   to   i m p le m en d im m in g   in   m o d u la tio n   m e th o d   th at  is   d ig ital  d i m m i n g   a n d   an alo g   d i m m in g .   W i m p le m e n a n d   an al y ze   t h an alo g   d i m m i n g   i n   N R Z - OO K   m o d u latio n   s c h e m f o r   o u r   V L C   s y s te m .   I n   N R Z - OOK,   t h p r o b a b ilit y   o f   b in ar y   s y m b o ls   h a s   5 0 av er ag e   lig h in te n s it y T h OFF   s y m b o i n ten s it y   ca n   b m o v ed   f r o m   0 to   5 0 in ten s it y   f o r   7 5 d im m i n g   [ 7 ] , [ 8 b y   v ar y i n g   th f o r w ar d   cu r r en t   o f   L E i n   an alo g   d i m m i n g .   T h f o r w ar d   cu r r en o f   L E D   in cr ea s ed   w it h   th e   in cr ea s o f   th r e s h o ld   v o ltag e.   T h th r esh o ld   v o ltag is   al s o   ca lled   th t u r n - on   v o lta g e,   a n d   th r a n g e   o f   t h e   L E t u r n - on   v o lta g i s   1   to   4   Vo lts .   W ev al u ated   th e   B E R   an d   f ac to r   f o r   d if f er en t   d i m m in g   le v el s   f o r   NR Z - OOK  m o d u latio n   tec h n i q u e.   I n   th b en c h m ar k in g   r esear ch   [ 9 ] ,   th r esear ch er   u s ed   NR Z - OOK  m o d u lat io n   tec h n iq u f o r   1 0 k b /s   d ata  tr an s m i s s io n .   T h s i m u latio n   p ar a m eter s   a n d   v al u e s   u til ized   in   t h is   in v est ig at io n   ar s e co n s ta n th r o u g h o u th s i m u la tio n   f o r   all  m o d u lat io n   tec h n iq u e s   w h ic h   is   s a m a s   in   [ 9 ] .   Usi n g   NR Z - O OK  m o d u latio n   s c h e m e,   th r e s ea r ch er   in   [ 9 ]   ac h ie v ed   B E R   a n d   f ac to r   o f   2 . 4 8 ×1 0 - 33   an d   1 1 . 9 3 2 8   r esp ec tiv el y   f o r   1 0 k b /s   d ata  tr an s m i s s io n .   Fro m   o u r   ev a lu at io n   a n d   an al y s i s ,   w m an a g ed   to   ac h ie v b etter   p er f o r m a n ce   o f   VL C   s y s te m   co m p ar to   th b en ch m ar k i n g   s y s te m .   W ac h iev ed   B E R   o f   8 . 2 3 7 3 9 ×1 0 - 278,       an d   f ac to r   is   3 5 . 5 8 3 8 ,   as  s h o w n   i n   Fi g u r 3 ,     w h ic h   is   b etter   th a n   th b e n ch m ar k in g   r esear ch   f o r   1 0 Kb /s   b it  r ate  a n d   1 0 m   lin k   d is ta n ce .             Fig u r e.   3 .   f ac to r   v s .   b it r ate  an d   B E R   v s .   b it r ate  f o r   NR Z - OOK  s y s te m       T h o p tical  in ten s it y   o f   L E d o es  n o r etu r n   to   ze r o   b et w e en   p u l s 1   a n d   0   w h er t h en tire   b it   in ter v a is   o cc u p ied   b y   1   b i an d   th er is   n o   p u l s g e n er ate   f o r   0   b it  [ 1 0 ] .   I n   NR Z - OOK,   th f o r w ar d   cu r r en o f   L E is   v ar ied   to   d i m   th L E w h ich   a f f ec ts   t h tr an s m it ted   p o w er .   T h tr an s m itted   p o w er   is   o b s er v ed   1 . 7 m W   w h e n   th a ch iev ed   B E R   is   6 . 4 7 ×1 0 - 11 .   B y   i n cr ea s i n g   th f o r w ar d   c u r r en o f   L E D,   t h e   tr an s m itted   p o w er   also   r is es   t o   2 . 5 1 m W   w h er w ac q u ir e d   B E R   o f   5 . 6 9 × 1 0 - 270   d u to   t h h i g h   i n te n s it y   o f   LE D.   Ho w ev er ,   i n   [ 9 ] ,   th eir   o b tain ed   B E R   is   2 . 4 8 ×1 0 - 33   f o r   th tr an s m itted   o p tical  p o w er   o f   2 . 7 3 5 m W .     W i m p r o v ed   t h p er f o r m an ce   o f   t h e   NR Z - OO b y   r e m o v i n g   t h r ec ta n g le  o p tical   f i lter   a n d   in cr ea s i n g   t h b it  s eq u e n ce   le n g t h .   T h b it   s eq u e n ce   le n g t h   is   g lo b al  p ar a m eter   w h ic h   a f f ec ts   all  Op ti s y s te m   s i m u lat io n s .   T h s eq u e n ce   l en g t h   tr an s m i tted   to   t h s y s t e m   d eter m in e s   t h n u m b er   o f   b its .   L o n g er   b i t   s eq u en ce   len g t h   i m p r o v es   th p er f o r m an ce   o f   B E R .   I i n cr ea s es  th e   ac cu r ac y   o f   B E R   ca lc u latio n   an d   co m p u tatio n   ti m a s   w e ll.  Ho w e v er ,   w ac h ie v ed   4 0 0 k b /s   d ata  s p ee d   u s in g   N R Z - OOK   w h ic h   i s   h ig h er   t h a n   in   [ 9 ] .   T h clea r   ey d ia g r a m   r ep r esen ts   lo w   B E R   i n   Fi g u r 4   f o r   1 0 k b /s   an d   1 0 m   li n k   d i s t an ce .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l 10 ,   No .   1 A p r il   2 0 1 8   :   2 5 8     2 6 5   262       Fig u r 4 .   E y d ia g r a m   o u tp u o f   1 0 k b /s   NR Z - OOK  s ig n al  f o r   1 0 m       Fig u r 5   s h o w s   t h v a lu o f   B E R   an d   f ac to r   b y   in cr ea s in g   th d i s ta n ce   f r o m   1 0 m   to   6 3 m ,   t h o b tain ed   B E R   is   6 . 1 6 6 5 6 × 1 0 - 9,   an d   f ac to r   is   5 . 6 9 1 9 .   I n   Fig u r 6 ,   t h e y d ia g r a m   s h o w s   f o r   4 0 0 k b /s   d ata   s p ee d   at  1 0 m   d is ta n ce .           Fig u r 5 .   E y d ia g r a m   o u tp u o f   1 0 k b /s   NR Z - OOK  f o r   6 3 m           Fig u r 6 .   E y d ia g r a m   o u tp u o f   4 0 0 k b /s   NR Z - OOK  s i g n al  f o r   1 0 m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       Dimmn in g   Tech n iq u es fo r   V is ib le  Lig h t Co mmu n ica tio n   S ystem  ( S u r iz a   A . Z.)   263   Ho w e v er ,   th ac h ie v ed   d ata  r ate  is   s till   tr iv ial   f o r   th V L C   s y s te m .   W in cr ea s ed   th d ata   r ate  f r o m   4 0 0 k b /s   to   2 M b /s   f o r   NR Z - OOK  m o d u latio n   tech n iq u e.   Ho w e v er ,   th e   d is tan ce   b et w e en   tr an s m it ter   an d   r ec eiv er   d ec r ea s to   3 m   b y   m ain tai n i n g   B E R   o f   1 . 3 3 8 2 7 ×1 0 - 9 .   I m ea n s   t h at  f o r   h i g h - s p e ed   d ata  tr an s m i s s io n   o f   NR Z - OOK  m o d u latio n   is   o n l y   f o r   s h o r t li n k   d is tan ce   a s   s h o w n   i n   Fi g u r 7 .             Fig u r 7 .   E y d ia g r a m   o u tp u o f   2 Mb /s   NR Z - OOK  s ig n al  f o r   3 m       Fo r   th co n s eq u e n ce s   o f   lo w   d ata  s p ee d   u s in g   N R Z - OOK,   we   n ee d   to   ev al u ate  an d   an al y ze   o th er   m o d u latio n   m eth o d s   f o r   d i m m in g   tech n iq u es  i n   V L C .   Am o n g   t h d if f er en s y s te m   p ar a m e t er s   th at  n ee d   to   b ass es s ed   to   f in d   t h b est  p er f o r m an ce   o f   t h m o d u latio n   tech n iq u e s   ar M - Q A M - O FDM,   4 -   Q A M - OF DM ,   8 -   QA M - O FDM  a n d   1 6 -   QA M - OFDM.       5.   E VA L UA T I O O F   4 - Q AM - O F DM   Du to   lo w   d ata  s p ee d   d eliv er ed   b y   N R Z - OOK,   w i n v est ig ate  M - Q AM - O FDM  to   i m p r o v t h d ata   r ate.   W an al y ze d   4 -   Q A M - OFDM,   8 - Q AM - OFDM   an d   1 6 - Q A M - OFDM   in   d etail  f o r   d if f er en s y s te m   p ar am eter s   w h er 4 -   Q A M - OFDM  p er f o r m s   b est  a m o n g   th t h r ee   m o d u latio n   tech n iq u e s .   Hig h - o r d er   m o d u latio n   tec h n iq u es  p r o v i d h ig h - s p ee d   d ata  r ate  th r o u g h   p ar allel  tr an s m is s io n   an d   h i g h   s p ec tr al   ef f icien c y .   Ne v er th e less ,   h i g h - o r d er   m o d u latio n   s c h e m tr an s m it s   m o r p er   s y m b o w h ich   i s   m o r e   s u s ce p tib le  to   n o is ca u s ed   b y   h i g h   B E R .     W ith   th as s is t an ce   o f   4 - Q AM - O FDM  w it h   4 5 0 n m   L E D,   5 Gb /s   d ata  r ate  is   o b tain ed   at  1 3 m   tr an s m i s s io n   d i s tan ce   w i th   clea r   ey d ia g r a m   a s   s h o w n   i n   Fi g u r 8   an d   4 . 4 2 .   9             Fig u r 8 .   E y d ia g r a m   a n al y ze r   o u tp u t f o r   5 Gb /s   4 QAM - O F DM   s ig n al     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l 10 ,   No .   1 A p r il   2 0 1 8   :   2 5 8     2 6 5   264   Fig u r 9   s h o w i n g   ac h ie v ab le   B E R   o f   1 0 - 23   f o r   5 G b / s   4 - QA M - O FDM  s y s te m   w h er th o th er   m o d u latio n   tec h n iq u es  p er f o r m ed   p o o r ly   w it h   i n cr ea s i n g   v alu o f   s y s te m   p ar a m e ter s .   T h r ea s o n   b eh i n d   t h e   p o o r   p er f o r m an ce   o f   8 - Q A M - OFDM  a n d   1 6 - Q A M - O FDM  is   d u e   to   tr an s m itti n g   m o r b it  p er   s y m b o at   a   ti m w h ic h   m o r p r o n to   er r o r .   Du to   th e   in ter f er en ce   o f   ad j ac en co n s tellat io n   p o in t s ,   it  is   p r e f er ab le  to   e m p lo y   4 - Q AM - OFDM  o v er   o th er   h i g h   o r d er   m o d u latio n   te ch n iq u es.           Fig u r 9 .   B E R   an al y ze r   o u tp u t   f o r   5 Gb /s   4 QA M - OFD s i g n al       T h f o llo w i n g   f ig u r es  s h o w i n g   t h p er f o r m an ce   e v alu at i o n   f o r   4 - QAM - O FDM  u n d er   Di m m in g   C o n tr o l Fig u r 1 0   is   an   illu s t r atio n   f o r   B E R   v s .   d is tan ce ,   b y   u s i n g   t h 4 - Q A M - OF DM   s ch e m e   to   tr an s m it   5 Gb /s   d ata  f r o m   1 m   to   1 3 m   f o r   1 0 d u t y   c y c le  a n d   1 0 0 d u t y   c y cle.   W ca n   o b s er v e   f r o m   Fi g u r 1 0 ,   t h at   B E R   is   lo w er   f o r   1 0 0 d u t y   c y cle   t h an   1 0 d u t y   c y cle.   Fo r   9 0 d i m m i n g   lev el,   w e   ac h ie v ed   B E R   o f   1 . 5 5 ×1 0 - 15   b y   tr an s m itti n g   5 Gb /s   f o r   1 3 m   d is ta n ce .   On   th c o n tr ar y ,   1 . 0 3 ×1 0 - 22   o f   B E R   is   o b tain ed   f o r   5 Gb /s   d ata  tr an s m i s s io n   an d   1 3 m   li n k   r an g at   1 0 0 b r ig h tn es s   lev el  o f   L E D.   I is   o b v io u s   th at  b etter   B E R   is   ac h iev ab le   w i th   1 0 0 % b r ig h t n ess   o f   L E i n   V L C   s y s te m .           Fig u r 1 0 .   B E R   vs   d is tan ce   o f   5 Gb /s   4 QA M - OFD f o r   1 0 % a n d   1 0 0 % d im m i n g       T h r ec eiv ed   p o w er   i s   a ls o   ev alu a ted   on   d i s ta n ce   f o r   1 0 d u t y   c y cle   an d   1 0 0 d u t y   c y cle  to   tr an s m it   5 Gb /s   d ata  u s in g   4 QA M - O FDM  s c h e m e.   B y   a s s u m i n g   1 0 0 d u t y   c y cle ,   t h r ec eiv ed   p o w er   is   2 4 . 0 0 4 8 d B m   f o r   5 Gb /s   d ata  tr an s m i s s io n   an d   1 3 m   li n k   r an g w h er - 1 5 . 9 8 6 3 d B m   i s   t h r ec eiv ed   p o w er   f o r   1 0 d u t y   c y cle  a s   s h o w n   i n   Fig u r 9 .   F ig u r 1 1   s h o w s   r e ce iv ed   p o w er   v er s u s   d is tan ce   o f   5 Gb /s   4 Q A M - OFD f o r   1 0 % a n d   1 0 0 % d im m in g .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       Dimmn in g   Tech n iq u es fo r   V is ib le  Lig h t Co mmu n ica tio n   S ystem  ( S u r iz a   A . Z.)   265       Fig u r 1 1 .   R ec eiv ed   p o w er   v s .   d is tan ce   o f   5 Gb /s   4 Q A M - OF DM   f o r   1 0 % a n d   1 0 0 % d im m i n g       W h en   9 0 d i m m i n g   is   ap p lie d ,   th p o w er   co n s u m p t io n   is   l o w er   co m p ar ed   to   0 d im m i n g   o f   L E D.   I t is ev id en f r o m   F ig u r 4 . 4 4   f o r   th 4 Q A M - OFDM   s ch e m e .       6.   CO NCLU SI O N   Fro m   t h co m p ar is o n s ,   s i m u la tio n   s ce n ar io s   a n d   o b s er v atio n s   f o r   d i f f er en s y s te m   p ar a m e t er s   o n   t h s y s te m s   w ca n   co n c lu d th at  4 - Q A M - OFDM  s h o w ed   t h b est   p er f o r m an ce   f o r   all  s y s te m   p ar a m e ter s .   T h er ef o r e,   it  is   b etter   to   u s lo w   o r d er   m o d u la tio n   tec h n iq u e s   to   ac h iev h ig h - s p ee d   d ata  w it h   f e w er   er r o r s   b y   s atis f y in g   t h d i m m i n g   a n d   co m m u n icatio n   r eq u ir e m e n ts .   Mo r eo v er ,   w s h o u ld   g o   f o r   an   ap p r o p r iate  an d   p r o f o u n d   m o d u lat io n   tech n iq u th at  i s   s u itab le  f o r   ch an n el  q u alit y   to   tr an s m it  h i g h - s p ee d   d ata  in   lo n g   d is tan ce   e f f icie n tl y   u n d er   d i m m i n g   co n tr o l.  D u t y   c y cle,   b it   r ate,   b ea m   d iv er g en ce   a n d   tr a n s m i s s io n   d is ta n ce   ar th co n s id er in g   p ar a m ete r s   f o r   g o o d   co m m u n icatio n   l in k .   T h an al y s i s   s h o w s   t h at   4 - Q A M - OFDM  i s   b etter   th an   o th er   m o d u latio n   tech n iq u es  to   ac h iev h i g h   d ata  r ate  in   lo w   d u t y   c y cle.   Nex ch ap ter   is   t h e   co n clu s io n   a n d   r ec o m m e n d ati o n s   f o r   f u t u r w o r k .       ACK NO WL E D G E M E NT     T h au th o r s   g r ate f u ll y   ac k n o w led g ed   th s u p p o r f r o m   Min is tr y   o f   Hi g h er   E d u ca tio n ,   Ma la y s i a   ( MO HE )   u n d er   Fu n d a m e n tal  R esear ch   Gr a n Sc h e m ( FR G S).   Gr an t N o . : FR G S1 5 - 211 - 0452       RE F E R E NC E S   [1 ]   P o w e P u rc h a se   A g re e m e n A n d   T h e   F lo ri d a   S o lar  B a ll o t ,”   2 0 1 5 .   h tt p :/ /w ww . f lso larc h o ice . o rg /w p - c o n ten t/ u p lo a d s/ 2 0 1 5 / 1 1 /S o lar - C h o ice - P P A - F a c t - S h .     [2 ]   F.   Zaf a r,   e a l. ,   Di m m in g   sc h e m e s   f o v isib le  li g h c o m m u n ica ti o n th e   sta te  o f   r e se a r c h ,”   I EE W ire les s   Co mm u n ica ti o n s ,   v o l/ issu e :   2 2 (2 ) ,   p p .   29 - 35 2 0 1 5 .   [3 ]   S.   Uc a r,   e a l . ,   Dimm in g   su p p o r fo v isi b le  li g h c o mm u n ic a ti o n   in   i n telli g e n tr a n sp o rta ti o n   a n d   t ra ff ic  sy ste m ,”   P r o c e e d in g s   o f   th e   IEE E/ IF I P   Ne tw o rk   Op e ra ti o n a n d   M a n a g e m e n S y m p o siu m ,   Ista n b u l ,   ( NO M S ) ,   p p .   1 1 9 3 - 1 1 9 6 ,   2 0 1 6 .   [4 ]   Z.  W a n g ,   e a l. ,   P e rf o rm a n c e   o f   d imm in g   c o n tro l   sc h e m e   in   a   v is ib le  li g h t   c o m m u n ica ti o n   s y ste m ,”   Op ti c Exp re ss ,   v o l/ issu e 2 0 (1 7 ) ,   p p .   1 8 8 6 1 2 0 1 2 .   [5 ]   J.  Y.  W a n g ,   e a l . ,   Dimm in g   sc h e me   a n a lys is  f o p u lse   a mp l it u d e   m o d u la ted   v isi b le  li g h t   c o mm u n ica ti o n ,”   P r o c e e d in g s o f   In tern a ti o n a C o n f e re n c e   o n   W irele ss   Co m m u n ica ti o n s an d   S ig n a l   P ro c e ss in g ,   p p .   1 6 2 0 1 3   [6 ]   Ullah   J . e a l. ,   M o d e li n g   a n d   A n a l y sis  o DIPP M A   Ne w   M o d u lati o n   S c h e m e   f o V isib le  L ig h t   Co m m u n ica ti o n s ,”   J o u r n a l   o f   S e n so rs ,   2 0 1 5 .   [7 ]   S.   A rn o n ,   V isi b le L ig h Co m m u n ica ti o n . Ca m b rid g e ,”   U.K.:   Ca m b rid g e   Un iv .   P re ss ,   2 0 1 5 .   [8 ]   S.  F u a d a ,   e a l. ,   No ise   A n a ly sis  o f   T r a n s - im p e d a n c e   Am p li f ier  ( TIA in   V a riet y   Op   Am p   f o u se   i n   V isi b le  L ig h t   Co m m u n ica ti o n   S y ste m ,”   In ter n a ti o n a J o u rn a o El e c trica l   a n d   C o mp u ter   E n g in e e rin g ,   v o l/ iss u e :   8 (1 ) 2 0 1 7 .   [9 ]   S in d h u b a la  K .   a n d   V ij a y a la k sh m B. ,   De sig n   a n d   p e rf o rm a n c e   a n a lys is  o f   Vi sib le  L ig h C o mm u n ica ti o n   sy ste m   th ro u g h   simu l a ti o n ,”   P ro c e e d i n g   of   IEE Co n f e re n c e   o n   C o m p u ti n g   a n d   C o m m u n ica ti o n T e c h n o l o g ies ,   p p .   2 1 5 220 2 0 1 5 .   [1 0 ]   A .   Ja in ,   e a l. ,   De mo n stra ti o n   o R Z - OO mo d u l a ti o n   sc h e m e   fo h i g h   sp e e d   o p t ica d a t a   tra n sm issio n ,”   P r o c e e d in g   o f   1 1 th   In tern a ti o n a C o n f e re n c e   o n   W irele ss   a n d   Op ti c a Co m m u n ica ti o n s Ne tw o rk s,   pp.   1 - 5 2 0 1 4 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.