达特茅斯学院:基于Xilinx FPGA的可见光通信Demo

作者:kenshin

可见光通信技术(Visible Light Communication,VLC)是指;利用可见光波段的光作为信息载体,无需光线等有线信道的传输介质,在空气中直接传输光信号的通信方式。可以说可见光通信技术是一种绿色低碳、可实现近乎零耗能的通信方式,还可以有效避免无线电通信电磁信号泄露等弱点,快速构建抗干扰、抗截获的安全信息空间。未来将会在物联网、智能家居等领域带来创新性应用。

近日来自达特茅斯(英国港口城市)学院的三名学生Zhao Tian、Kevin Wright和 Xia Zhou在目前的可见光通信技术的基础上进行了创新,并推出了一个演示Demo说明他们的创新原理。现在的可见光通信技术一般都采用LED发射闪烁的光束,这样就限制可VLC技术的应用场景(比如阳光明媚的天气室内根本不需要LED照明等),他们发明了一种称为“DarkLight”的方式,即使LED灯光很暗时也能维持通信。

图1 利用人眼无法查别的亮度变化完成数据的二进制编码

图1 利用人眼无法查别的亮度变化完成数据的二进制编码

他们的关键想法就是将数据进行编码,使用超短的不能被察觉的光波作为传输载体。他们要完成的工作和挑战包括电路设计、数据的编码和解码算法、“DarkLight”网络搭建,保证光波的生成和接收的可靠性,他们采用了Digilent推出的Basys3 FPGA板卡、LED灯和光电二极管完成了系统原型的搭建,Basys3板卡集成的是Xilinx Artix-7 A35T FPGA器件。

图2 达特茅斯学院推出的DarkLight系统原型

图2 达特茅斯学院推出的DarkLight系统原型

对于信号的编码采用OPPM(overlapping pulse position modulation,重叠脉冲位置调制),首先脉冲位置调制(PPM)是调制信号控制脉冲序列中各脉冲的相对位置(即相位),使各脉冲的相对位置随调制信号变化,此时序列中脉冲幅度和宽度均不变。其次OPPM是PPM的改进形式,在脉冲宽度相同的条件下,OPPM的传信率比PPM高。该原型系统支持的传输距离为1.3米,最高数据传输速率1.6Kbps,这样的性能至少能够满足一些低速通信的物联网(IoT)和工业物联网应用的要求。

下面是视频介绍:

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