Digital design of a forward error correction system for IEEE 802.15.7

• Autor(a) principal: Mateus Gonçalves Silva
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: eng
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/35091
• topic: Sistemas digitais; Código de correção de erro; IEEE 802.15.7; Propriedade intelectual; Comunicação por luz visível; Engenharia elétrica; Sistemas digitais; Propriedade intelectual

Comunicação por luz visível (VLC Visible Light Communication) é um campo emergente que tem chamado atenção nos últimos tempos, sendo proposto como um complemento ou mesmo uma alternativa aos sistemas de Rádio Frequência (RF) convencionais. A motivação para isso é que estes últimos sofrem de um fenômeno conhecido como RF spectrum crunch devido ao uso exagerado de comunicação sem fio em aplicações de usuário final. A primeira tentativa global de normatizar o VLC foi promovida pelo IEEE 802.15.7, que detalha as camadas física (PHY - Physical) e de Controle de Acesso ao Meio (MAC Media Access Control) para o VLC de alcance curto. O padrão especifica três camadas PHY (I, II, and III) com trinta modos de operação que são adequados para uma ampla gama de cenários de canal ruidoso. O principal elemento dessas camadas é o Forward Error Correction (FEC), que define um conjunto de técnicas de controle de erro códigos Reed-Solomon (RS), Interleaving, Códigos Convolucionais (CC) utilizado para melhorar a capacidade de transmissão do canal. O objetivo desta dissertação de mestrado é propor um sistema digital que implementa um FEC compatível com o IEEE 802.15.7. O principal resultado deste trabalho é uma propriedade intelectual (IP Intellectual Property) de livre acesso para o FEC, acompanhada de uma explicação detalhada da sua arquitetura Register Transfer Level (RTL). Na literatura, a maioria dos esforços para implementar uma camada PHY compatível com o IEEE 802.15.7 é visada para aplicações de prototipação em plataformas embarcadas, enquanto um sistema digital dedicado é mais apropriado para a implementação de camadas PHY. Além do mais, a disponibilidade de IPs confiáveis para a área de comunicação, tais como o FEC e seus blocos básicos, é escassa. Estas constatações corroboram a necessidade de um trabalho como este. A verificação e a síntese do IP resultante é feita tanto no fluxo Field-Programmable Gate Array (FPGA) quanto no Application-Specific Integrated Circuit (ASIC), e os resultados para tamanho, atraso, consumo energético são analisados juntamente com uma validação cruzada dos mesmos. Os requisitos do IEEE 802.15.7 para a taxa de transferência efetiva e a latência também são conferidos para o IP, e eles são satisfeitos para a maioria dos modos de operação, dado os dispositivos selecionados. Melhorias para a arquitetura e a metodologia do projeto digital do FEC IP são discutidas no final desta dissertação, o que habilita oportunidades para futuros projetos acadêmicos e de desenvolvimento.