Представлена бюджетная система передачи данных на открытом воздухе с помощью светодиодов
Внедрив разработанную схему кодирования 8B13B на ПЛИС и подключив её к Raspberry Pi, исследователи добились надёжной передачи данных по VLC на открытом воздухе со скоростью до 3,48 Мбит/с на расстоянии в несколько метров. Этот подход решает ключевые проблемы VLC, в том числе искажение импульсов и помехи от солнечного света, и открывает практические возможности для применения в интеллектуальных транспортных системах (ИТС).
Исследователи разработали новую схему линейного кодирования 8B13B, адаптированную для VLC, и реализовали логику сериализации/десериализации (SerDes) с помощью Verilog HDL на программируемой пользователем вентильной матрице (ППВМ). ППВМ подключена к Raspberry Pi через стандартный последовательный периферийный интерфейс (SPI), что позволяет передавать данные с помощью широко доступных компонентов.
В предложенном коде 8B13B используется формат возврата к нулю и поддерживается сбалансированное количество логических «1» и «0», что подавляет видимое мерцание и обеспечивает стабильную синхронизацию. Поскольку система в основном полагается на нарастающие фронты оптических импульсов, она устойчива к изменениям ширины импульсов, вызванным характеристиками отклика светодиодов. Это явление известно как уменьшение ширины импульса в зависимости от данных.
Экспериментальные оценки показали, что система обеспечивает максимальную скорость передачи данных 3,48 Мбит/с и поддерживает стабильную связь на расстоянии около 3 метров при ярком окружающем освещении, в том числе при прямом солнечном свете интенсивностью более 90 000 люкс. Исследователи создали приёмник с несколькими фотодиодами и узкополосным оптическим фильтром для подавления фонового освещения, что обеспечивает надёжную работу на открытом воздухе в условиях, характерных для интеллектуальных транспортных систем.
Все ключевые компоненты, включая ПЛИС, Raspberry Pi и электронные компоненты светодиодного драйвера и фотодетектора, доступны в продаже, что делает систему легко воспроизводимой и экономичной. Схемы приёмника и передатчика приведены в статье. Авторы также опубликовали исходный код FPGA SerDes с открытым исходным кодом, что способствует дальнейшим исследованиям, использованию в образовательных целях и адаптации к другим платформам.
Предложенная система VLC может использоваться в будущих приложениях, таких как передача видеоинформации о перекрёстках или слепых зонах от дорожной инфраструктуры к транспортным средствам, что повысит безопасность даже при автономном вождении. Помимо интеллектуальных транспортных систем, исследователи отмечают, что эта система представляет собой практичную образовательную платформу, объединяющую аналоговые и логические схемы, а также программное обеспечение в единую систему связи.
Сообщение Представлена бюджетная система передачи данных на открытом воздухе с помощью светодиодов появились сначала на Время электроники.