可见光通信 调制解调技术 家庭机器人 可见光通信应用 原理及硬件方案
可見(jiàn)光通信原理及硬件方案
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????可見(jiàn)光通信基本原理在正常照明前提下，將信息調(diào)制到LED燈發(fā)出的可見(jiàn)光中，接收端利用光電檢測(cè)器（PD）將可見(jiàn)光并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并從中解調(diào)出相應(yīng)的調(diào)制信息。
????基于可見(jiàn)光通信，太速硬件以高速AD，FPGA??DA?提供完美的解決方案。室內(nèi)LED可見(jiàn)光高速數(shù)字通信系統(tǒng)的硬件框圖如圖所示。左側(cè)實(shí)線框標(biāo)出的為數(shù)字信號(hào)部分，主要包括PC數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)接口、基帶處理和DAC／ADC等模塊，其中后三者設(shè)計(jì)集成于基帶處理板上。圖4．1中右側(cè)虛線框標(biāo)出的為模擬信號(hào)部分，主要包括LED驅(qū)動(dòng)電路、LED、光信道、透鏡、藍(lán)色濾光片、光電二極管和光電處理電路。
方案一：125Msps的?AD，DA+XC7K325T?FPGA處理平臺(tái)
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????板卡包括：兩路AD?,?AD采用ADS62P45芯片，該芯片集成了兩個(gè)14位的高速ADC，采樣速率高達(dá)125MSPS，輸入信號(hào)幅值1V，50歐姆阻抗，物理接口為?SMA；兩路DA，DA采用AD9777芯片，該芯片為16位分辨率，最大輸入數(shù)據(jù)速率為160Msps，插值后最大DAC轉(zhuǎn)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(fù)合調(diào)制器，兩路信號(hào)可以以I、Q分量信號(hào)輸出。所有配置均通過(guò)一個(gè)易于使用的三線式或四線式SPI接口完成。輸出信號(hào)幅值為1V，50歐姆阻抗，物理接口為?SMA。
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方案二?：1Gsps的?AD，DA+XC7V690T?FPGA處理平臺(tái)
1通道1?GSPS模數(shù)轉(zhuǎn)換，ADC采用TI公司的ADS5400，12位單通道1G采樣率??；1通道2.5GSPS數(shù)模轉(zhuǎn)換，DAC采用ADI公司的AD9739，14位2.5G射頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器?；FPGA采用一片Xilinx公司的XC7VX690T-FFG1761I?FPGA芯片，兩簇Micro公司的MT41K512M8RH-125?IT?DDR3顆粒，每簇64bit?位寬，4GB容量，支持PCIeX8接口、HPC的FMC連接器、3路SFP+光通道（最高設(shè)計(jì)速度10Gbps）。
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FPGA芯片?完成數(shù)據(jù)的收發(fā)控制、AD，DA、時(shí)鐘芯片的配置。數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)。
關(guān)鍵技術(shù)
調(diào)制解調(diào)技術(shù)
為了盡可能提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率，需采用額外的措施來(lái)緩解系統(tǒng)帶寬受物理器件限制的影響，有效的緩解措施可總結(jié)為兩類(lèi)，一類(lèi)是使用附加元件或使用均衡技術(shù)來(lái)緩解，具體方法包括在接收端使用藍(lán)色濾波片濾除響應(yīng)速度慢的黃光元素、在LED的驅(qū)動(dòng)電路模塊中使用預(yù)均衡技術(shù)以及在接收機(jī)端使用后均衡技術(shù)；第二類(lèi)方法是使用效率更高的調(diào)制技術(shù)，即一個(gè)發(fā)送符號(hào)可傳遞盡可能多的信息。
目前應(yīng)用到可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中的調(diào)制方法包括開(kāi)關(guān)鍵控、脈沖位置調(diào)制、差分脈沖位置調(diào)制，子載波脈沖位置調(diào)制，變脈沖位置調(diào)制，色移鍵控和正交頻分復(fù)用等，以下將對(duì)目前可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中的調(diào)制進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。
可見(jiàn)光通信應(yīng)用：
1?、依托深度覆蓋照明網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建高速兼容、綠色低碳、健康安全的新型室內(nèi)信息網(wǎng)絡(luò)，激活電力線通信產(chǎn)業(yè)，拉動(dòng)照明器材、線纜線材等下游產(chǎn)業(yè)；將是未來(lái)移動(dòng)通信（5G）解決高速、高密度、深度覆蓋問(wèn)題的最有競(jìng)爭(zhēng)力的手段。
2?、無(wú)需布設(shè)基站，即可提供一種定位精度達(dá)到米量級(jí)的低成本室內(nèi)定位導(dǎo)航系統(tǒng)，可為大型建筑物、地下停車(chē)場(chǎng)、煤礦井下等提供室內(nèi)定位服務(wù)，同時(shí)面向超市導(dǎo)購(gòu)、博物館講解、廣告推送、線上線下綁定服務(wù)等提供基于位置ID的信息服務(wù)系統(tǒng)。
3?、可為醫(yī)院、機(jī)艙、艦船、礦井、巷道、加油站、油料庫(kù)等電磁敏感或電子設(shè)備高度密集區(qū)域無(wú)線移動(dòng)通信需求提供有效解決方案；?
4?、無(wú)需改造現(xiàn)有手機(jī)，利用攝像頭與閃光燈提供可視化安全認(rèn)證手段，其中光子安全支付屬重量級(jí)安全認(rèn)證，“一機(jī)通”及光子門(mén)禁屬輕量級(jí)安全認(rèn)證。
5?、基于LED車(chē)燈、交通信號(hào)燈及路燈，構(gòu)建智能交通管控系統(tǒng)，面向無(wú)人駕駛、車(chē)輛間防撞等提供車(chē)聯(lián)網(wǎng)解決方案，其它典型應(yīng)用還包括燈塔通信、艦船間通信、戶(hù)外應(yīng)急設(shè)備等。
6?、無(wú)處不在的液晶屏幕作為光源，可以與手機(jī)、監(jiān)控?cái)z像頭等終端間建立隱式信息傳輸鏈路，典型應(yīng)用包括新型隱式廣告及信息安全應(yīng)用等。
7?、目前水聲通信是主流技術(shù)，但傳輸速率低；可見(jiàn)光中藍(lán)綠光波段在海水中衰減系數(shù)小，且實(shí)現(xiàn)速率較高；面向國(guó)家海洋戰(zhàn)略，可望成為水下中近距離高速無(wú)線通信主流技術(shù)。
8?、基于Gbps乃至Tbps量級(jí)超高速傳輸能力，在信息安全領(lǐng)域（可見(jiàn)光高速單向優(yōu)盤(pán)）、虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域（可見(jiàn)光高速數(shù)傳模塊）、雷達(dá)/計(jì)算機(jī)領(lǐng)域（可見(jiàn)光高速光互聯(lián)插件）應(yīng)用前景看好。
9?、基于攝影測(cè)量學(xué)原理，利用LED陣列可實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)定位精度，從而可實(shí)現(xiàn)高精度控制與測(cè)定，在工業(yè)機(jī)械手、家庭機(jī)器人等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。
這一綠色信息技術(shù)與室內(nèi)信息網(wǎng)絡(luò)、第五代移動(dòng)通信、水下信息網(wǎng)絡(luò)、無(wú)人駕駛車(chē)輛、家庭機(jī)器人、廣告新媒體、移動(dòng)安全支付等諸多新興重要產(chǎn)業(yè)以及照明、金融、電力、線材、海洋等傳統(tǒng)重大產(chǎn)業(yè)緊密關(guān)聯(lián)，拉動(dòng)的產(chǎn)業(yè)鏈綿長(zhǎng)，潛在市場(chǎng)當(dāng)量巨大。
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總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的可见光通信 调制解调技术 家庭机器人 可见光通信应用 原理及硬件方案的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
