Implementation of DCO-OFDM based LiFi transceiver using high level synthesis with mathworks HDL coder

In recent years, due to the exponential growth of mobile broadband and the drastic increase in demand for high-speed multimedia services, researchers started searching for new technologies to alleviate the wireless spectrum crunch problem. One of the most prominent solutions, LiFi technology, became popularized. The commercialization of this fully networked and bidirectional optical broadband access technology attracted significant interest from standardization bodies. The newly formed IEEE 802.11bb Light Communication task group working under the umbrella of the IEEE 802.11 Wireless Local Area Network working group, started to draft a standardization document for LiFi technology which offers minimal changes to existing MAC and PHY layers of modern WiFi technologies. This work proposes a PHY layer transceiver design prototype for the IEEE 802.11bb draft standard, which is expected to be finalized at the end of 2022. The proposed transceiver employs an intensity modulation and direct detection (IM/DD) strategy and uses an OFDM variant called DC-biased optical OFDM (DCO-OFDM). HDL convertible design is realized in Simulink. RTL codes of the digital part of the design are created using a newly popularized digital design process called High-Level Synthesis via MathWorks HDL Coder. The suggested design is implemented on Eclypse Z7 APSoC. The proposed implementation is demonstrated to provide approximately 1 Mb/s throughput with optical channel and around 9 Mb/s with SMA cable.

Negli ultimi anni, a causa della crescita esponenziale della banda larga mobile e del drastico aumento della domanda di servizi multimediali ad alta velocità, i ricercatori hanno iniziato a cercare nuove tecnologie per alleviare il problema della carenza di spettro wireless. Una delle soluzioni più importanti, la tecnologia LiFi, si è diffusa. La commercializzazione di questa tecnologia di accesso ottico a banda larga completamente in rete e bidirezionale ha suscitato un notevole interesse da parte degli organismi di standardizzazione. Il gruppo di lavoro IEEE 802.11bb Light Communication, di recente costituzione e operante sotto l'ombrello del gruppo di lavoro IEEE 802.11 Wireless Local Area Network, ha iniziato a redigere un documento di standardizzazione per la tecnologia LiFi che offre modifiche minime ai livelli MAC e PHY esistenti delle moderne tecnologie WiFi. Questo lavoro propone un prototipo di ricetrasmettitore di livello PHY per la bozza dello standard IEEE 802.11bb, la cui finalizzazione è prevista per la fine del 2022. Il ricetrasmettitore proposto impiega una strategia di modulazione di intensità e rilevamento diretto (IM/DD) e utilizza una variante OFDM chiamata DC-biased optical OFDM (DCO-OFDM). La progettazione HDL convertibile è realizzata in Simulink. I codici RTL della parte digitale del progetto sono creati utilizzando un processo di progettazione digitale di recente diffusione chiamato High-Level Synthesis via MathWorks HDL Coder. Il progetto proposto è stato implementato su Eclypse Z7 APSoC. È stato dimostrato che l'implementazione proposta fornisce un throughput di circa 1 Mb/s con il canale ottico e di circa 9 Mb/s con il cavo SMA.