基于FPGA的多通道可見光通信系統的設計與實現
電子技術應用 2023年3期
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）
摘要： 與傳統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。設計的多通道可見光通信系統分為發射端與接收端，基于Verilog HDL語言對發送端的通道分發模塊、透傳組幀模塊、信道碼塊分割模塊以及接收端的透傳解幀模塊、通道合并模塊進行了詳細設計，實現了最大支持16路數據同時收發的多通道可見光通信系統。為滿足系統的高速通信，設計優化可見光通信的發射/接收系統電路，在發射端采用前級預加重電路，有效補償了信道損失；在接收端采用由電阻和電容共同構成的T型放大電路來實現對衰減信號的補償。最后，聯合實驗平臺進行測試，結果表明設計的多通道可見光通信系統傳輸誤碼率不大于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]。現場可編程門陣列（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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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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