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。
中图分类号：TN929.1 文献标志码：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.222942
中文引用格式： 刘杰徽，甘若宏，甘智宇，等. 基于FPGA的多通道可见光通信系统的设计与实现[J]. 电子技术应用，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： 刘杰徽，甘若宏，甘智宇，等. 基于FPGA的多通道可见光通信系统的设计与实现[J]. 电子技术应用，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
传统的无线通信技术难以避免电磁干扰，无法保证系统安全性，且频谱资源紧缺[1-2]。与之相比，可见光通信技术频谱资源丰富，具有高速性、安全性。本文采用高频开关的LED作为光源，可以缓解频谱资源紧缺等问题[3-4]。目前可见光通信是比较热门的研究方向，但是可见光通信的FPGA技术实现还不够成熟[5-7]。现场可编程门阵列（FPGA）具有高集成度、高速度、低费用、低风险、设计灵活等优点，因此基于FPGA实现的可见光通信系统具备高速运行能力，系统性能得到很大提升[8-10]。
综上所述，本文提出一种基于FPGA的可见光通信架构，使用Verilog HDL语言实现通道分发与合并机制，发送端驱动电路采用预加重电路，接收端驱动电路采用电阻和电容共同构成的T型放大电路，实现了系统的多通道传输以及高速通信功能。
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作者信息：
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）
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