基于FPGA的多通道可見光通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
電子技術(shù)應(yīng)用 2023年3期
劉杰徽，甘若宏，甘智宇，王鋒，李婷
（重慶前衛(wèi)科技集團(tuán)有限公司，重慶401121）
摘要： 與傳統(tǒng)的射頻通信方式相比，可見光的頻譜資源豐富，且具有較高的安全性。設(shè)計(jì)的多通道可見光通信系統(tǒng)分為發(fā)射端與接收端，基于Verilog HDL語(yǔ)言對(duì)發(fā)送端的通道分發(fā)模塊、透?jìng)鹘M幀模塊、信道碼塊分割模塊以及接收端的透?jìng)鹘鈳K、通道合并模塊進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了最大支持16路數(shù)據(jù)同時(shí)收發(fā)的多通道可見光通信系統(tǒng)。為滿足系統(tǒng)的高速通信，設(shè)計(jì)優(yōu)化可見光通信的發(fā)射/接收系統(tǒng)電路，在發(fā)射端采用前級(jí)預(yù)加重電路，有效補(bǔ)償了信道損失；在接收端采用由電阻和電容共同構(gòu)成的T型放大電路來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)衰減信號(hào)的補(bǔ)償。最后，聯(lián)合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明設(shè)計(jì)的多通道可見光通信系統(tǒng)傳輸誤碼率不大于10-9，單通道傳輸速率不低于30 Mb/s，此研究有利于提高可見光通信系統(tǒng)的可靠性、高速性。
中圖分類號(hào)：TN929.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.222942
中文引用格式： 劉杰徽，甘若宏，甘智宇，等. 基于FPGA的多通道可見光通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2023，49(3)：147-152.
英文引用格式： Liu Jiehui，Gan Ruohong，Gan Zhiyu，et al. Design and implementation of multi-channel visible light communication system based on FPGA[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(3)：147-152.
中文引用格式： 劉杰徽，甘若宏，甘智宇，等. 基于FPGA的多通道可見光通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2023，49(3)：147-152.
英文引用格式： Liu Jiehui，Gan Ruohong，Gan Zhiyu，et al. Design and implementation of multi-channel visible light communication system based on FPGA[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(3)：147-152.
Design and implementation of multi-channel visible light communication system based on FPGA
Liu Jiehui，Gan Ruohong，Gan Zhiyu，Wang Feng，Li Ting
(Chongqing Qianwei Technologies Group Co.， Ltd.， Chongqing 401121， China)
Abstract： Compared with traditional radio frequency communication, visible light has rich spectrum resources and high security. The multi-channel visible light communication system designed in this paper is divided into transmitter and receiver. Based on Verilog HDL language, the channel distribution module, transparent framing module, channel code block segmentation module at the transmitter, transparent framing module and channel merging module at the receiver are designed in detail, and a multi-channel visible light communication system that supports 16 channels of data at the same time is realized. In order to meet the demand of the high-speed communication of the system, the transmitter / receiver circuit of visible light communication is designed and optimized, and the pre emphasis circuit is used at the transmitter to effectively compensate the channel loss. In the receiver, a T-shaped amplification circuit composed of resistance and capacitance is used to compensate the attenuated signal. Finally, the test is carried out on the experimental platform. The results show that the transmission error rate of the multi-channel visible light communication system designed in this paper is not greater than 10-9, and the single channel transmission rate is not less than 30 Mb/s. This research is conducive to improving the reliability and high speed of the visible light communication system.
Key words : multichannel；visible light communication；bit error rate；transmission speed
0 引言
傳統(tǒng)的無(wú)線通信技術(shù)難以避免電磁干擾，無(wú)法保證系統(tǒng)安全性，且頻譜資源緊缺[1-2]。與之相比，可見光通信技術(shù)頻譜資源豐富，具有高速性、安全性。本文采用高頻開關(guān)的LED作為光源，可以緩解頻譜資源緊缺等問題[3-4]。目前可見光通信是比較熱門的研究方向，但是可見光通信的FPGA技術(shù)實(shí)現(xiàn)還不夠成熟[5-7]。現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）具有高集成度、高速度、低費(fèi)用、低風(fēng)險(xiǎn)、設(shè)計(jì)靈活等優(yōu)點(diǎn)，因此基于FPGA實(shí)現(xiàn)的可見光通信系統(tǒng)具備高速運(yùn)行能力，系統(tǒng)性能得到很大提升[8-10]。
綜上所述，本文提出一種基于FPGA的可見光通信架構(gòu)，使用Verilog HDL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)通道分發(fā)與合并機(jī)制，發(fā)送端驅(qū)動(dòng)電路采用預(yù)加重電路，接收端驅(qū)動(dòng)電路采用電阻和電容共同構(gòu)成的T型放大電路，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的多通道傳輸以及高速通信功能。
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作者信息：
劉杰徽，甘若宏，甘智宇，王鋒，李婷
（重慶前衛(wèi)科技集團(tuán)有限公司，重慶401121）
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