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    绿色betway必威体育app官网|首页的新领域——LED可见光通信

    发布日期:2016-05-19 点击次数:987

    绿色betway必威体育app官网|首页的新领域——LED可见光通信

    钟  菲

    (长春工程学院电气与信息学院)

     

    1.betway必威体育app官网|首页技术的发展

    betway必威体育app官网|首页技术的发展人类追求光明的脚步。自从人们认识光以来,betway必威体育app官网|首页伴随着人类的发展,由于人类的生活需要而不停的进步,最初的betway必威体育app官网|首页,不过是人们从自然光里得到的灵感,在没有自然光的时候用人工的方式制造光源为生活空间betway必威体育app官网|首页,制造良好的可见亮度。最初从火开始,后来,单纯的可见亮度已经不能能满足人们的需要,人们开始追求betway必威体育app官网|首页带来的舒适环境没有烟气蜡烛开始普及由于各种能源的发展,进而又有了煤油灯等等直到十九世纪七十年代,爱迪生发明了白炽灯,从而为betway必威体育app官网|首页领域带来的一场革命,与电结合在一起,为开启了新世界的大门betway必威体育app官网|首页技术进一步向功能型发展,装饰灯、景观灯、指示灯小夜灯等。随着各种类型灯具的出现,光的功能性发找到了极致,人们转而从光源入手LED灯应运而生。

    在1907年人们就发现了PN结可以产生发光现象,但并没有多加关注,因为那时人们沉迷在爱迪生创造的“由光”时代直到1962年,美国通用电气联合实验室开发了利用半导体化合材料发光的红光LED人们才开始关注材料发光,黄光、绿光LED随之产生,1997年日本公司在蓝光LED的基础上,人工合成了白光LED,从此,新一代节能环保的LED取代了传统betway必威体育app官网|首页光源,成为了21世纪的betway必威体育app官网|首页舞台一颗耀眼的新星。

    2.LED可见光通信

    白光LED自问世以来,大规模取代了传统白炽灯betway必威体育app官网|首页,LED的优点明显,如节能、环保、安全、寿命长、低功耗、低热、高亮度等,使人们对LED产生了极大的兴趣,并不断的开发其应用领域,目前LED已经广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通betway必威体育app官网|首页等领域。随着关于LED的研究不断的发展,2000年可见光通信(VLC)的概念横空出世,可见光通信在发送端把电信号转为光信号进行通信在接收端再把光信号转换成电信号,而与激光通信、红外通信不同,其发光光源光源为现阶段betway必威体育app官网|首页领域广泛应用的白光LED从而使LED在betway必威体育app官网|首页的同时,兼具有了高速通信的功能

    Intent引领的互联网时代被称为第三次科技革命。这是一个最好的时代,在这个时代,信息行业产生了巨大的发展,前所未有的大量信息充斥着人们的生活,这些信息的规模如此庞大,G和T级别的数据量甚至无法描述,这也为信息处理技术带来了前所未遇的压力机遇,其中之一就是传统的通信带宽有限,无法对如此大量的数据进行高速处理。而可见光通信是betway必威体育app官网|首页领域的LED光源与通信领域的大数据传输技术的完美融合它的带宽几乎是传统无线频谱带宽的一万倍,有效的解决了传统无线频谱带宽限制问题因此基于高亮度白光LED的可见光通信迅速成为人们的研究热点。

    可见光是电磁波谱中人眼可以感知的部分,可见光的光波波长范围在770~350纳米之间可见光通信是指是利用白光LED高速点灭的发光响应特性,发出明暗闪烁信号,以极高的传输速率来传递信息,其闪烁频率保持肉眼不可见。将要传输的信号连接在LED装置上,加入电源驱动betway必威体育app官网|首页装置工作在接收端前端加一个光电转换装置,利用光电二极管等器件接收光信号,获得信息这种VCL系统可实现在室内betway必威体育app官网|首页的同时,进行信息传输。图1为可见光通信同时实现betway必威体育app官网|首页和通信功能的的室内布局,采用基于LED的可见光通信,在享受LED节能绿色betway必威体育app官网|首页的同时就能进行无线通信。

     

    图1  可见光通信同时实现betway必威体育app官网|首页和通信功能的的室内布局

    可见光通信系统原理框图如图2所示:由数据输入端输入待传输信息,对其进行信道编码,采用 LED阵列光源发射信号,经过信号调制,对调制信号应用OFDM并行载波技术,在室内通过无线光信道进行通信,并通过信道的估计在PD接收端进行弱信号放大以及正确的解调、解码,从而实现通过基于LED的可见光的高速通信。


     图2  可见光通信系统信号传输原理框图

    3.VLC的关键技术

    1)选择光源。

    在可见光通信系统中,光源起着至关重要的作用.可见光通信需要选择亮度高、散热小,功耗低、调制性能好、发射功率大的光源。目前能满足要求的最佳光源是白光LED。

    2)LED阵列光源布局技术

    白光LED光源需要同时实现室内betway必威体育app官网|首页和通信的双重功能,一方面,为了满足室内betway必威体育app官网|首页的要求,首先要考虑室内betway必威体育app官网|首页度的分布;另一方面,为了保证通信的性能,还需要考虑室内信噪比的分布,避免盲区和阴影的出现。因此需要对可见光通信的光源进行合理的布局。光源的布局涉及到LED的个数及整体布局两方面.要综合考虑房间大小、室内设施、接收面得照度要求和光强分布等多方面的因素.

    3)集接收技术

    所谓分集接收的思想是指分散传输,集中处理。由于可见光通信的阵列光源布局,接收端往往会收到多个衰落特性互相独立的信号,应这些不同方向的信号,接收部分安装多个光电探测器,将每一个探测器接收到的信号进行对比,采用最大比值合并、选择式合并、等增益合并等方式从中选取信噪比最大的信号。

    4.对于可见光通信的展望

    21世纪以来随着科技的不断进步betway必威体育app官网|首页领域向节能高效的方向不断发展通信领域向大数据高传输速率的方向不断发展,而可见光通信技术将两者完美融合,使人们在betway必威体育app官网|首页的同时就能享受通信的便利高效、节能、环保,众多的优势必将不断推动可见光通信研究进展。但随着研究的不断深入非线性补偿,码间干扰,波前畸变通信传输的难点也一一呈现这些都有待进一步研究和探讨。随着技术的不断完善,可见光通信在现代通信和betway必威体育app官网|首页领域必将占有重要的一席之地

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