Light communication - digital interface : USB - optical receiver

Abstract

Os sistemas de comunicação por luz visível surgem como uma alternativa aos tradicionais sistemas de comunicação ópticos por raios infravermelhos. Esta alternativa tem por base a rápida evolução dos dispositivos de iluminação de estado sólido. Até há bem pouco tempo, as tradicionais lâmpadas incandescentes ou fluorescentes dominavam a tecnologia de iluminação. Recentemente, os dispositivos de estado sólido, como por exemplo, os LEDs (Light Emiting Diodes) de alta intensidade, tem evidenciado as suas vantagens neste domínio: maior eficiência, durabilidade e preço de fabrico. Adicionalmente estes dispositivos possibilitam outros domínios de aplicação, que não sejam exclusivamente a iluminação. A possibilidade de comutação rápida destes dispositivos torna-os adequados ao emprego em sistemas de comunicação tendo por base a luz visível. No âmbito deste trabalho pretendeu-se desenvolver um sistema de comunicação por luz visível capaz de servir o propósito de validação de conceito. Para tal, consideraram-se duas tarefas distintas: a concepção dos sistemas electrónicos de emissão-recepção de sinais ópticos, e o sistema de processamento de dados. O sistema de processamento de dados foi em particular o que definiu o tema desta dissertação. De forma a tornar o processo de geração e descodificação simples e eficiente, optou-se por recorrer ao protocolo USB. Desta forma tentou-se implementar uma solução que do ponto de vista do utilizador fosse tão simples como a utilização de um qualquer periférico plug-play num PC. Esta dissertação discute a implementação deste sistema de processamento de dados, tendo como recursos disponíveis uma placa de aquisição de dados em formato USB, e acessórios de electrónica digital reconfigurável.

ABSTRACT: Visible light communication systems appear as a suitable alternative to the more traditional Infra-Red optical communication systems. This possibility is motivated by the fast evolution of solid-state lighting devices. Traditional incandescent and fluorescent light bulbs have been the unique solutions for the illumination purpose for years. Solid-state lighting devices, as for instance high brightness LEDs (Light Emitting Diodes), have become available. These devices present several advantages over the traditional light bulbs: they are more power efficient, they have lower production costs, and increased durability. Additionally, solid-state lighting devices present the useful property of fast switching, which makes them suitable for communication purposes, employing visible light. The main objective of this project was to develop a visible light communication system able to provide a practical demonstration test-bed for this new technology. In order to fulfill this objective, two separate tasks have been foreseen: The optical receiver-transmitter able to cope with the visible light requirements; and the data processing system. This dissertation was focused on the data processing system. USB protocol was chosen in order to simplify the processes of data generation and recovery. This would make the final systems as simple to use as any other USB plug-and-play device. This dissertation discusses the implementation of the data processing system, using one standard USB acquisition board plus digital reconfigurable electronic devices.