基于FPGA的多通道可见光通信系统的设计与实现
电子技术应用 2023年3期
刘杰徽，甘若宏，甘智宇，王锋，李婷
（重庆前卫科技集团有限公司，重庆401121）
摘要： 与传统的射频通信方式相比，可见光的频谱资源丰富，且具有较高的安全性。设计的多通道可见光通信系统分为发射端与接收端，基于Verilog HDL语言对发送端的通道分发模块、透传组帧模块、信道码块分割模块以及接收端的透传解帧模块、通道合并模块进行了详细设计，实现了最大支持16路数据同时收发的多通道可见光通信系统。为满足系统的高速通信，设计优化可见光通信的发射/接收系统电路，在发射端采用前级预加重电路，有效补偿了信道损失；在接收端采用由电阻和电容共同构成的T型放大电路来实现对衰减信号的补偿。最后，联合实验平台进行测试，结果表明设计的多通道可见光通信系统传输误码率不大于10-9，单通道传输速率不低于30 Mb/s，此研究有利于提高可见光通信系统的可靠性、高速性。
中圖分類號：TN929.1 文獻標志碼：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的設計與實現[J]. 電子技術應用，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的設計與實現[J]. 電子技術應用，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
傳統的無線通信技術難以避免電磁干擾，無法保證系統安全性，且頻譜資源緊缺[1-2]。與之相比，可見光通信技術頻譜資源豐富，具有高速性、安全性。本文采用高頻開關的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技術實現還不夠成熟[5-7]?，F場可編程門陣列（FPGA）具有高集成度、高速度、低費用、低風險、設計靈活等優點，因此基于FPGA實現的可見光通信系統具備高速運行能力，系統性能得到很大提升[8-10]。
綜上所述，本文提出一種基于FPGA的可見光通信架構，使用Verilog HDL語言實現通道分發與合并機制，發送端驅動電路采用預加重電路，接收端驅動電路采用電阻和電容共同構成的T型放大電路，實現了系統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
（重慶前衛科技集團有限公司，重慶401121）
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