引用本文:

冯祎. 一种基于变周期调制的白光通信系统设计与实现[J]. 光通信技术,2020,44(1):49-53.

一种基于变周期调制的白光通信系统设计与实现

冯 祎

(北方工业大学 信息学院,北京 100144)

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摘要:白光发光二极管(LED)的响应速度,会影响通信链路的调制带宽,更直接限制了白光通信系统的数据传输速率。为了提高在调制带宽受限时的通信速率,设计了一种变周期调制的白光通信系统。系统发送端由微控制器产生数据源,采用现场可编程门阵列(FPGA)对数据进行组帧、调制,经驱动电路及LED光源发送。系统接收端的FPGA对经过光电二极管及信号调理电路输出的数字信号进行解调。实验结果表明:相对于开关键控、脉冲位置调制和差分脉冲位置调制等数字基带调制方式,系统有效地提高了数据传输速率。

关键词:白光通信;变周期调制;数字基带调制;现场可编程门阵列

中图分类号:TN929.12 文献标志码:文章编号:1002-5561(2020)01-0049-05

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2020.01.012

0 引言
        可见光通信(VLC)技术是一种在白光发光二极管(LED)技术上发展起来的新兴的无线光通信技术,利用LED发出肉眼感觉不到的明暗闪烁的光传输信息,同时实现通信与照明的双重功能。与传统的射频通信相比,可见光通信技术具有安全性高、无电磁干扰、节约能源及不占用无线电频谱等优点,有着极大的发展前景,已引起人们的关注和研究[1]。
   应用在实际工程中的VLC系统,其调制带宽往往较低,从而导致系统传输速率受限,而主要原因为白光LED的调制带宽有限。根据白光LED的发光原理,白光是由蓝光与黄光混合而成,蓝光由发光基片产生,蓝色基片为固态电路,反应速度较快(非RGB型LED),而黄光由蓝光激发的荧光体产生,反应速度相对较慢[2],故LED的调制带宽被LED的响应速度所限制。目前,广泛使用的荧光粉白光LED的调制带宽一般小于10 MHz[3]。

5 结束语
       为提高白光通信调制带宽受限时的数据传输速率,本文设计了一种基于可变周期调制的白光通信系统。系统调制带宽限定为500 kHz时,最大传输速率为666.67 kb/s,通信距离可达3 m。通过对数据进行缓存处理,解决了数据在连续或随机发送时,通信系统的准确性和实时性。结合变周期调制技术,设计了一种调制数据帧结构,使解调过程只需判断脉宽即可实现数据的同步与解调,降低了解调电路的复杂程度,并有效避免了光源发生闪烁现象。通过进一步地优化硬件电路性能、优化调制数据帧结构和增加实验训练选取更小的tslot,系统通信传输速率还可进一步提升。