引用本文:

樊庭冰,涂俊轩,庄济舟,等. 基于OOK调制的可见光通信视频传输系统[J]. 光通信技术,2024,48(3):84-88.

基于OOK调制的可见光通信视频传输系统

樊庭冰1,2,3,4,涂俊轩1,2,3,4,庄济舟1,2,3,4,倪慧琳1,2,3,4,秦琳玲1,2,3,4,吴绍龙1,2,3,4*,李孝峰1,2,3,4

(1.苏州大学 光电科学与工程学院,江苏 苏州 215006;2.苏州大学 苏州纳米科技协同创新中心,江苏 苏州 215006; 3.江苏省先进光学制造技术重点实验室,江苏 苏州 215006;4.教育部现代光学技术重点实验室,江苏 苏州 215006)

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摘要:为了降低可见光通信(VLC)系统的误码率,设计了一种基于二进制开关键控(OOK)调制的VLC视频传输系统。该系统采用改进型4B5B编码、后均衡放大电路改善了系统误码性能,拓展了系统的-3 dB带宽,并在自适应阈值判决的基础上分析数据的相关性特征,实现了OOK解调。实验结果表明:系统可以在2 m的距离下实现1 080 P高清视频的实时、无失真传输;当传输速率为60 Mb/s时,改进型4B5B编码能将系统无编码时的误码率由2.2×10-2降低至2.81×10-6。

关键词:可见光通信;开关键控;4B5B编码;相关性分析;视频传输

中图分类号:TN929.12 文献标志码:文章编号:1002-5561(2024)03-0084-05

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2024.03.015

0 引言

  由于二进制开关键控(OOK)具有调制解调复杂度低、易实现等特点,因此在可见光通信(VLC)系统中得到了广泛应用[1-6]。OOK的解调方式主要包括非相干解调、相干解调和基于机器学习(ML)的解调[7]等。李知恒等人[8]采用非相干解调方案,成功实现了VLC图传应用,同时保持了较低的系统复杂度。王许浦等人[9]则利用TLV3501硬件判决电路与现场可编程门阵列(FPGA)时钟恢复电路完成了OOK的相干解调,并实现了3.125 Mb/s的实时通信速率。然而,在具体VLC视频传输应用中,非相干解调存在带宽利用率低、通信性能差的问题,难以满足实际需求;而硬件判决的相干解调方案灵活性较差,抗干扰能力不足,不利于实现高速传输。ML作为一种新型的解调方法,由于缺乏成熟的模型,因此实用性不足。针对以上问题,本文设计一种基于OOK调制的VLC视频传输系统,该系统采用自适应阈值判决和相关性分析解调方案,并结合改进型4B5B编码(下文简称4B5B*编码),旨在提升VLC实时视频传输系统误码性能。


4 结束语

本文设计了一种基于OOK调制的VLC视频传输系统,通过采用自适应阈值判决方式与相关性分析解调方案,显著降低了系统误码率。系统可以在2 m的距离下实现1 080 P高清视频的实时、无失真传输;当传输速率为60 Mb/s时,4B5B*编码能将系统无编码时的误码率由2.2×10-2降低至2.81×10-6。通过优化电路设计,本文成功将系统的-3 dB带宽扩展至82.1 MHz,这一研究成果对于推动基于LED的VLC技术在高速通信领域的应用及市场化推广具有积极意义。