Page 34 - 网络电信2023年10月刊
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4.2.2接收端测试                                           五、结论
                FPGA通过GPIO接收可见光接收模块输出的数据,该数据首                        本文提出了一种基于FPGA的多通道可见光通信系统架构,
            先通过CDR技术完成  比特流的恢复,随后经同步头捕获、串并                       系统架构分为发射端与接收端,其中,发送端将接收到的以太
            转换、8B10B解码、RS解码、透传解码后,各个可见光通道恢                       网MAC数据以帧为单位分配到各个可见光发射链路上。各发射链
            复出发射端的原始数据并合为一路数据。图14为接收端测试结                         路接收到MAC数据帧后,经过透传组帧、码块分割、RS编码、
            果,其中,rx_tdata为接收到的数据,rx_tlast信号拉高时表                  8B10B编码、串并转换、添加同步头后,即完成方波调制模式
            示数据接收完成;rx_tready信号拉高时表示处于数据接收状                      的所有处理,通过FPGA的GPIO将数据发射给可见光发射模块。
            态;rx_tvalid信号拉高时表示接收的数据有效。从图中可以                      接收端的FPGA通过GPIO接收可见光接收模块输出的数据。该数
            看出,接收的最终数据与发射端的以太网  MAC帧原始数据皆为                       据首先通过CDR技术完成比特流的恢复,随后经同步头捕获、串
            30~39 的重复数,验证了该系统的准确性。                               并转换、8B10B解码、RS解码、透传解码后,恢复出以太网MAC
                                                                 帧。经测试,该系统最大能支持16通道的数据传输,且单通道
             图14 接收端测试结果
                                                                 的传输速率不小于30Mb/s,丢包率为0%,验证了该系统具备高
                                                                 速性、准确性和可靠性。


                                                                 参考文献
                                                                  [1]  董勤会. 可见光通信及其关键技术研究[J]. 数字技术与应用,
                                                                      2017(2):71.
                                                                  [2]  KIM C M, KOH S J. Device management and data transport
                                                                      in IoT networks based on visible light communication[J].
                                                                      Sensors, 2018, 18(8).
                                                                  [3]  严丹丹 . 基于 FPGA 的可见光通信系统设计[D]. 成 都: 成都
                                                                      理工大学, 2017.
                                                                  [4]  秦岭, 张玉鹊, 李宝山,等. 基于 MIMO 技术的 LED 可见光通信
                4.3 系统传输速率测试
                                                                      系统[J]. 激光技术, 2019, 43(4):539-545.
                数据处理模块加载波特率为50Mb/s的单通道收发代码,在                      [5]  迟楠, 陈慧. 高速可见光通信的前沿研究进展[J]. 光电工程,
            发送端PC上通过Jperf软件向发送端PC发送数据,接收端PC通过                         2020(3):1-12.
            Jperf软件接收数据并统计接收的速率。图15为系统单通道传                        [6]  WANG F, LIU C, WANG Q, et al. Secrecy analysis of
                                                                      generalized space-shift keying aided visible light
            输测试截图,其中,图15(a)为发送端速率测试结果,图15
                                                                      communication[J]. IEEE Access, 2018, 6:18310-18324.
            (b)为接收端速率测试结果,从图中可以看出单通道传输速率                          [7] CHI N, ZHOU Y, LIANG S, et al. Enabling technolo‐ gies
            为34 786kb/s,丢包率为0%,验证了系统的高速性与可靠性。                         for high-speed visible light communication employing
                                                                      CAP modulation[J]. Journal of Lightwave Technol‐ ogy,
             图15 单通道传输速率测试                                            2018,36(2):510-518.
                                                                  [8] 郭洁, 陈名松, 黄增 盛,等. 一种基于FPGA的可见光通信方法
                                                                      [J]. 桂林电子科技大学学报, 2017(4):265-269.
                                                                  [9]  孙颖馨 . 基于 FPGA 红外成像光谱数据处理系统研究[J]. 激光
                                                                      技术, 2019, 43(6):763-767.
                                                                  [10] 徐志强.基于FPGA的光纤通信数据传输技术探究[J]. 数字通信世
                                                                      界, 2019(7):73,137.
                                                                  [11] 宋鑫 , 郭勇, 谢兴红. RMII 模式以太网PHY 芯片DP83848C的应
                                                                      用[J]. 单片机与嵌入式系统应用, 2010 (8):50-53.
                                                                  [12] 贾银杰 . 基于 FPGA 的室内可见光通信系统物理层设计与实现
                                                                      [D]. 北京:北京邮电大学, 2015.
                                                                  [13] 陶小凤, 徐建, 邱达. 基于 FPGA的可见光通信电路的设计与实
                                                                      现[J]. 信息技术与信息化, 2019 (12):129-131.
                                                                  [14] 权进国, 张潇男, 金爽.一种高速LED可见光通信系统及接收装
                                                                      置:中国, CN205596120U[P]. 2016-09-21.
                                                                  [15] 张国忠, 徐嘉伟, 曹锦 明.一种基于LED可见光通信的音频传输
                                                                      系统[J]. 山东工业技术, 2019(9):153-145.
                                                                  [16] 夏中金, 凌六一, 黄家伟,等.可见光通信 LED 高速驱动电路研
                                                                      究与设计[J]. 光通信技术, 2019,43(2):22-26.
                                                                  [17] FUADA S, ADIONO T. Analysis of received power
                                                                      characteristics of commercial photodiodes in
                                                                      indoor los channel visible light communication[J].
                                                                      International Journal of Advanced Computer Science and
                                                                      Applications,2017, 8(7).
                                                                  [18] 蔡翠翠, 王本有, 孟宪猛,等.LED 可见光通信系统驱动 电路的
                                                                      设计[J]. 井冈山大学学报, 2018, 39(2):64-68.
                                                                  [19] 谢鑫 . LED可见光通信的发射/接收系统研究 [D]. 广州:华南
                                                                      理工大学, 2017

                                                       网络电信 二零二三年十月                                            59
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