可见光通信中的2ASK 调制解调技术与FPGA 实现

王新宇,曲洪良,安子民,许凌云,胡广超

（南京航空航天大学，江苏南京 211100）

可见光通信是利用可见光作为载体的一种新兴的通信方式。可见光通信不需要频谱资源许可，无需占用日益紧张的无线电频谱资源[1]。LED 是非常优秀的可见光光源，其作为室内照明的光源，具有亮度高、能耗低的特点，因而得到快速的发展[2]。

在常见的可见光通信实验中，往往直接对传感器获得的模拟信号进行传输，这种通信方式难以应用在现代数字通讯中。同时模拟信号易受外界环境干扰，造成信号失真，并且由于模拟信号难以加密，采用明文传输易被窃听。该文通过探究数字调制解调在可见光通信中的应用，设计了基于FPGA 的2ASK 调制解调器，用于数字信号的可见光通信。其使用串口TTL 电平作为基带信号，同时，在接收端能够将光信号解调为标准的TTL 电平信号，完成了信号的调制解调过程。解决了模拟通信方式易受干扰的明文传输的问题。

1 通信系统原理

2ASK 调制属于振幅键控二进制数字调制方式中的一种，利用载波振幅变化的方式来表示数字信号“0”和“1”，同时载波的频率和相位不发生改变[3]。OOK（On Off Keying）调制则是2ASK 调制的一种特殊方式。在OOK 调制中，“0”载波的幅度为0，而“1”载波的幅度非零。系统将接收到的基带信号进行调制后通过可见光进行发送。在装置的接收端，则通过雪崩二极管将光信号转化为电信号，并通过解调后恢复含有信息的数字信号。装置的流程图如图1 所示。通过在FPGA 中构建软核，例如该文采用赛灵思公司生产的FPGA 芯片，便可以在系统中构建MicroBlaze 软核，实现串口数据的收发[4]。……