科學家們研發了一個低成本的可見光通信 (VLC) 系統，利用商業上可獲得的硬件，即使在強光環境下也能實現穩定的數據傳輸。該團隊通過在 FPGA 上實施新設計的 8B13B 編碼方案，並將其與 Raspberry Pi 連接，實現了在幾米距離內以最高 3.48 Mbit/s 的數據速率進行可靠的戶外 VLC。這一方法解決了 VLC 中的關鍵挑戰，包括脈衝失真和陽光干擾，並為智能交通系統 (ITS) 應用提供了切實可行的路徑。
可見光通信 (VLC) 正受到越來越多的關注，作為一種替代的無線技術，利用 LED 發出的光來傳輸數據。由於 VLC 不依賴於無線頻率，這使得它在無線通信面臨擁堵、干擾或法規限制的環境中具有潛在優勢。特別是在智能交通系統中，交通信號燈和路燈可以作為通信基礎設施。然而，實際部署受到環境光敏感性和 LED 波形失真的限制。
東京工業大學的研究團隊現在已經展示了一個簡單且經濟實惠的 VLC 系統，克服了多項障礙。研究人員為 VLC 開發了一種新的 8B13B 行編碼方案，並使用 Verilog HDL 在現場可編程門陣列 (FPGA) 上實施了序列化/反序列化 (SerDes) 邏輯。FPGA 通過標準串行外設接口 (SPI) 與 Raspberry Pi 連接，使得僅使用廣泛可得的組件即可進行數據傳輸。
所提議的 8B13B 編碼採用回零格式，並保持邏輯 “1” 和 “0” 位元的平衡數量，從而抑制可見閃爍並確保穩定的同步。系統主要依賴光脈衝的上升沿，對 LED 響應特性引起的脈衝寬度變化具有穩定性，這一現象稱為數據依賴性脈衝寬度縮減。實驗評估顯示，該系統在強環境光下，包括超過 90,000 lux 的直射陽光下，實現了最高 3.48 Mbit/s 的數據速率，並在約 3 米的距離內保持穩定通信。
研究人員製作了一個具有多個光電二極管和窄帶光學濾波器的接收器，以抑制背景光，確保在與 ITS 應用相關的戶外環境中可靠運行。所提議的 VLC 系統未來可支持如從交通基礎設施向車輛傳輸交叉口或盲點視頻信息等應用，增強自動駕駛場景下的安全性。除了 ITS，研究人員指出，這一系統還提供了一個實用的教育平台，將模擬電路、邏輯電路和軟件整合到一個通信系統中。
