φm (t) =M T
3.1. Mơ hình truyền nhận VLC
Cấu trúc của một hệ thống VLC cơ bản được trình bày ở hình 3.1. Hệ thống VLC phát tín hiệu số bằng cách điều khiển thay đổi liên tục ON/OFF của đèn LED và thu dữ liệu thông qua photodiode. Bộ phận phát bao gồm khối dữ liệu số, khối điều khiển, và khối các đèn LED. Khối đèn LED được điều khiển đóng ngắt với thời gian rất ngắn (vài chục nano-giây), do đó nó có thể vừa chuyển đổi dữ liệu tốc độ cao, vừa đảm bảo chiếu sáng. Dữ liệu số cần phát sau khi được điều chế, sẽ được gửi đến mạch điều khiển để điều khiển LED phát dữ liệu. Ở máy thu, tín hiệu ánh sáng nhận được thơng photo diode, tín hiệu này sẽ được đưa đến khối khuếch đại để khuyếch đại biên độ tín hiệu, loại bỏ tạp nhiễu, sau đó đưa đến khối giải điều chế xử lí để khơi phục lại dữ liệu ban đầu.
Dữ liệu phát
Dữ liệu thu
Điều khiển
Hình 3.1 . Cấu trúc của một hệ thống VCL cơ bản 3.1.1. Mơ hình kênh truyền VLC
Trong phần này, chúng tơi sẽ phân tích lý thuyết về mơ hình kênh LOS (line-of-sight) trong nhà hình 3.2. Các thơng số như suy hao đường và công suất quang nhận được rút ra dựa vào các thông số đo sáng. Đây là đại lượng quan trọng cho việc lựa chọn đặc tính của các đèn LED thích hợp được sử dụng trong thử nghiệm thực tế sau này. Mối liên hệ giữa công suất thu và công suất phát cho kênh truyền VLC được biểu thị qua công thức sau
Khuếch đại
Pr = Pt .LL
Trong đó LL hệ số suy hao trên đường truyền, được xác định bởi [11]
(3.1)
LL = ( m + 1 ) . A r
2π .D 2 .cosψ .cos m φ (3.2)
Trong đó Ar là diện tích vật lý bề mặt photodiode, D là khoảng cách thu phát, ϕ là góc bức xạ tại máy phát, Ψ là góc tới phía thu, m là bậc của LED Lumberton, ϕ1/2 là bán góc tại nửa cơng suất phát, và nó xác định chiều rộng của chùm tia sáng của LED.
Hình 3.2. Các thông số của hệ thống VLC 3.1.2. Bộ phát VLC
Data USBTo 101011 Amplifier LED Channe l
TTL
Hình 3.3. Cấu trúc VLC Transmitter tương đương
Dữ liệu đầu vào của mơ-đun phát là các xung tín hiệu điện 0V-3.3V từ bộ chuyển đổi USB sang TTL biểu diễn luồng bit dữ liệu. Tín hiệu đi vào mơ-đun phát được khuếch đại bởi Transistor H1061 và tạo thành tín hiệu điều khiển LED 10W Luxeon bật tắt. Đầu ra mơ-đun phát là tín hiệu quang của đèn LED bật tắt theo xung đầu vào.