Fpga-based pulse compressor for ultra low latency visible light communications
Autores: Ricci, Stefano; Caputo, Stefano; Mucchi, Lorenzo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Fpga-based pulse compressor for ultra low latency visible light communications
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Comunicación por luz visible
Vlc
Diodos emisores de luz
Leds
Relación señal a ruido
Snr
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 25
Citaciones: Sin citaciones
La Comunicación por Luz Visible (VLC) representa una tecnología emergente donde se obtiene una conexión de datos de corto alcance al modular la energía radiada por los Diodos Emisores de Luz (LEDs) a frecuencias desde unos pocos kHz hasta cientos de MHz. El rendimiento de ancho de banda/distancia de estos enlaces es un compromiso relacionado con la relación Señal-Ruido (SNR) disponible. Actualmente, se han demostrado enlaces VLC con ancho de banda más allá de los Gb/s y distancia limitada a unos pocos cm o distancias de hasta 100 m, pero con tasas de datos de unos pocos kb/s. La codificación de chirrido con compresión de pulso es una técnica bien conocida capaz de recuperar datos útiles de señales de bajo SNR, ampliamente empleada, por ejemplo, en radares. A pesar de las posibles ventajas, su aplicación en VLC nunca ha sido investigada. Desafortunadamente, el compresor de pulso es bastante intensivo en cálculos y solo dispositivos como las Matrices de Puertas Programables en Campo (FPGAs) pueden soportar una implementación en tiempo real de baja latencia. En este documento demostramos un enlace VLC en tiempo real basado en la codificación de chirrido y compresión de pulso codificado en FPGA. Por ejemplo, se demuestra que un chirrido con un ancho de banda y longitud de 1.7 MHz y 17.92 us, respectivamente, es capaz de soportar un enlace a 1.56 Mb/s sobre una distancia de 2.8 m y una latencia por debajo de 40 us. Además, se demuestra el aumento de la distancia de comunicación alcanzable mediante chirridos de longitud temporal creciente y se compara con el fundamento teórico.
Descripción
La Comunicación por Luz Visible (VLC) representa una tecnología emergente donde se obtiene una conexión de datos de corto alcance al modular la energía radiada por los Diodos Emisores de Luz (LEDs) a frecuencias desde unos pocos kHz hasta cientos de MHz. El rendimiento de ancho de banda/distancia de estos enlaces es un compromiso relacionado con la relación Señal-Ruido (SNR) disponible. Actualmente, se han demostrado enlaces VLC con ancho de banda más allá de los Gb/s y distancia limitada a unos pocos cm o distancias de hasta 100 m, pero con tasas de datos de unos pocos kb/s. La codificación de chirrido con compresión de pulso es una técnica bien conocida capaz de recuperar datos útiles de señales de bajo SNR, ampliamente empleada, por ejemplo, en radares. A pesar de las posibles ventajas, su aplicación en VLC nunca ha sido investigada. Desafortunadamente, el compresor de pulso es bastante intensivo en cálculos y solo dispositivos como las Matrices de Puertas Programables en Campo (FPGAs) pueden soportar una implementación en tiempo real de baja latencia. En este documento demostramos un enlace VLC en tiempo real basado en la codificación de chirrido y compresión de pulso codificado en FPGA. Por ejemplo, se demuestra que un chirrido con un ancho de banda y longitud de 1.7 MHz y 17.92 us, respectivamente, es capaz de soportar un enlace a 1.56 Mb/s sobre una distancia de 2.8 m y una latencia por debajo de 40 us. Además, se demuestra el aumento de la distancia de comunicación alcanzable mediante chirridos de longitud temporal creciente y se compara con el fundamento teórico.