可見光通訊原理及硬體方案

2021-09-24 21:33:14 字數 2656 閱讀 7827

可見光通訊基本原理在正常照明前提下,將資訊調製到led燈發出的可見光中,接收端利用光電檢測器(pd)將可見光並轉換為電訊號,並從中解調出相應的調製資訊。

基於可見光通訊,太速硬體以高速ad,fpga  da 提供完美的解決方案。室內led可見光高速數字通訊系統的硬體框圖如圖所示。左側實線框標出的為數碼訊號部分,主要包括pc資料來源、資料介面、基帶處理和dac/adc等模組,其中後三者設計整合於基帶處理板上。圖4.1中右側虛線框標出的為模擬訊號部分,主要包括led驅動電路、led、光通道、透鏡、藍色濾光片、光電二極體和光電處理電路。

方案一:125msps的 ad,da+xc7k325t fpga處理平台

板卡包括:兩路ad , ad採用ads62p45晶元,該晶元整合了兩個14位的高速adc,取樣速率高達125msps,輸入訊號幅值1v,50歐姆阻抗,物理介面為 sma;兩路da,da採用ad9777晶元,該晶元為16位解析度,最大輸入資料速率為160msps,插值後最大dac轉換速率400msps,該系列器件具有可選插值率(2x/4x/8x)以及能夠以fs/2、fs/4或fs/8混頻的復合調製器,兩路訊號可以以i、q分量訊號輸出。所有配置均通過乙個易於使用的三線式或四線式spi介面完成。輸出訊號幅值為1v,50歐姆阻抗,物理介面為 sma。

方案二 :1gsps的 ad,da+xc7v690t fpga處理平台

1通道1 gsps模數轉換,adc採用ti公司的ads5400,12位單通道1g取樣率  ;1通道2.5gsps數模轉換,dac採用adi公司的ad9739,14位2.5g射頻數模轉換器 ;fpga採用一片xilinx公司的xc7vx690t-ffg1761i fpga晶元,兩簇micro公司的mt41k512m8rh-125 it ddr3顆粒,每簇64bit 位寬,4gb容量,支援pciex8介面、hpc的fmc聯結器、3路sfp+光通道(最高設計速度10gbps)。

fpga晶元 完成資料的收發控制、ad,da、時鐘晶元的配置。資料調製解調。

關鍵技術

調製解調技術

為了盡可能提高系統的資料傳輸速率,需採用額外的措施來緩解系統頻寬受物理器件限制的影響,有效的緩解措施可總結為兩類,一類是使用附加元件或使用均衡技術來緩解,具體方法包括在接收端使用藍色濾波片濾除響應速度慢的黃光元素、在led的驅動電路模組中使用預均衡技術以及在接收機端使用後均衡技術;第二類方法是使用效率更高的調製技術,即乙個傳送符號可傳遞盡可能多的資訊。

目前應用到可見光通訊系統中的調製方法包括開關鍵控、脈衝位置調製、差分脈衝位置調製,子載波脈衝位置調製,變脈衝位置調製,色移鍵控和正交頻分復用等,以下將對目前可見光通訊系統中的調製進行簡要介紹。

可見光通訊應用:

1 、依託深度覆蓋照明網路,構建高速相容、綠色低碳、健康安全的新型室內資訊網路,啟用電力線通訊產業,拉動照明器材、線纜線材等下游產業;將是未來移動通訊(5g)解決高速、高密度、深度覆蓋問題的最有競爭力的手段。

2 、無需布設基站,即可提供一種定位精度達到公尺量級的低成本室內定位導航系統,可為大型建築物、地下停車場、煤礦井下等提供室內定位服務,同時面向超市導購、博物館講解、廣告推送、線上線下繫結服務等提供基於位置id的資訊服務系統。

3 、可為醫院、機艙、艦船、礦井、巷道、加油站、油料庫等電磁敏感或電子裝置高度密集區域無線移動通訊需求提供有效解決方案; 

4 、無需改造現有手機,利用攝像頭與閃光燈提供視覺化安全認證手段,其中光子安全支付屬重量級安全認證,「一機通」及光子門禁屬輕量級安全認證。

5 、基於led車燈、交通訊號燈及路燈,構建智慧型交通管控系統,面向無人駕駛、車輛間防撞等提供車聯網解決方案,其它典型應用還包括燈塔通訊、艦船間通訊、戶外應急裝置等。

6 、無處不在的液晶螢幕作為光源,可以與手機、監控攝像頭等終端間建立隱式資訊傳輸鏈路,典型應用包括新型隱式廣告及資訊保安應用等。

7 、目前水聲通訊是主流技術,但傳輸速率低;可見光中藍綠光波段在海水中衰減係數小,且實現速率較高;面向國家海洋戰略,可望成為水下中近距離高速無線通訊主流技術。

8 、基於gbps乃至tbps量級超高速傳輸能力,在資訊保安領域(可見光高速單向優盤)、虛擬實境領域(可見光高速數傳模組)、雷達/計算機領域(可見光高速光互聯外掛程式)應用前景看好。

9 、基於攝影測量學原理,利用led陣列可實現公釐級定位精度,從而可實現高精度控制與測定,在工業機械手、家庭機械人等領域應用前景廣闊。

這一綠色資訊科技與室內資訊網路、第五代移動通訊、水下資訊網路、無人駕駛車輛、家庭機械人、廣告新**、移動安全支付等諸多新興重要產業以及照明、金融、電力、線材、海洋等傳統重大產業緊密關聯,拉動的產業鏈綿長,潛在市場當量巨大。

什麼是可見光通訊

什麼是可見光通訊?現在有很多關於可見光通訊 vlc 的討論,事實上這個部落格 是專門討論這個話題的,但什麼是 vlc?在這個 上,當我們談論 vlc時,我們傾向於指的是照明源 例如燈泡 除了照明之外,還可以使用相同的光訊號傳送資訊。所以在我們的方面 vlc 照明 通訊想象一下你可能用來傳送莫爾斯電碼...

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