LED的可見光無線通信關(guān)鍵技術(shù)分析

葛莉蓉 李美華

【摘要】 LED的可見光無線通信技術(shù)是LED照明與光無線通信技術(shù)的有效融合，是現(xiàn)階段國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)技術(shù)之一。本文首先就LED的可見光無線通信關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了簡要分析，然后從應(yīng)用的角度闡述了LED可見光無線通信技術(shù)的發(fā)展方向，希望能為實(shí)際工作起到一定的指導(dǎo)作用。

【關(guān)鍵詞】 白光LED 可見光通信技術(shù) 發(fā)展趨勢

LED技術(shù)是一種利用固態(tài)的半導(dǎo)體器件電致發(fā)光的技術(shù)。而可見光通信系統(tǒng)則是利用發(fā)光二極管或熒光燈等發(fā)出的一種不能為肉眼所見的高速明暗閃爍信號來對信號進(jìn)行傳輸，并將英特網(wǎng)的電線裝置照明設(shè)置進(jìn)行連接，在插入電源后便可進(jìn)行使用的一種系統(tǒng)。LED的可見光無線通信技術(shù)是LED技術(shù)以及可見光通信技術(shù)的有效融合，能夠有效的滿足下一代多媒體通信的要求。

一、LED可見光無線通信關(guān)鍵技術(shù)分析

1.1光信號接受技術(shù)

LED可見光通信系統(tǒng)中的噪音問題多，即不僅存在強(qiáng)烈的背景噪音，還存在電路方面的固有噪音。再加上傳輸距離的不斷加大，使得接收機(jī)所接收到的信號強(qiáng)度上也有所減弱。而光信號接收技術(shù)的使用，能夠?qū)@一系列問題進(jìn)行有效處理與解決。它通過高靈敏度、噪聲小且響應(yīng)速度快的光電探測器，對接收信號進(jìn)行有效的前置的處理，并運(yùn)用光濾波器來將背景雜散光的干擾進(jìn)行抑制，對背景噪聲進(jìn)行了有效的處理[1]。

1.2無線信道傳輸技術(shù)

隨機(jī)信道是LED可見光無線通信系統(tǒng)的信號進(jìn)行信號傳輸?shù)闹饕诺?，而LED可見光的波長與大氣中的各種物質(zhì)（如氣體分子、雨滴、灰塵以及大霧等）在尺寸上較為接近，進(jìn)而極其容易產(chǎn)生光的散射，導(dǎo)致信號強(qiáng)度的降低。為此，要想在隨機(jī)信道下將工作進(jìn)行順利開展，就務(wù)必要對LED可見光傳輸信道進(jìn)行進(jìn)一步的深入研究。而目前廣泛采用的Bapst和Gfeller分析模型，雖然將信道分為墻壁反射信道和直射信道兩各不同部分來對其進(jìn)行研究，但其卻未能對背景光、散射等問題進(jìn)行有效處理與解決。為此，要想對系統(tǒng)進(jìn)行深入研究，則必須要建立適當(dāng)?shù)氖覂?nèi)傳輸模型以及室外傳輸模型[2]。

1.3自動(dòng)切換技術(shù)

在室外墻壁反射信道可見光無線通信系統(tǒng)中，接收機(jī)需要在各個(gè)基站點(diǎn)之間進(jìn)行有效的切換。而在這種切換過程中，對于啟動(dòng)切換的信號強(qiáng)度有著較高的要求，即能夠有足夠強(qiáng)度的信號來對新的基站點(diǎn)進(jìn)行識別并將信令信號分派到新的基站點(diǎn)上，同時(shí)又能避免信號強(qiáng)度不足而導(dǎo)致通信發(fā)生中斷或停止。為此，可以將輔助切換技術(shù)來提升接收機(jī)的切換效率，即在基站準(zhǔn)備切換之前對信號進(jìn)行一定的監(jiān)視，以對信號的能量進(jìn)行檢測，同時(shí)將切換中心的切換次數(shù)進(jìn)行減少，以保障切換的質(zhì)量。

二、LED可見光無線通信技術(shù)的發(fā)展方向

2.1提升白光LED的頻率響應(yīng)，拓展寬帶

白光 LED 用作為通信光源，它的電信號則務(wù)必要調(diào)制于白光LED上，再由內(nèi)向外進(jìn)行發(fā)射。其中，白光LED的響應(yīng)頻率很大程度上決定了通信系統(tǒng)的可用寬帶。為此，我們不僅應(yīng)當(dāng)努力提升功率的輸出量，還要將白光 LED的頻率響應(yīng)進(jìn)行提升，以有效拓展其帶寬，而這也逐漸發(fā)展成為了實(shí)現(xiàn)高速可見光通信所必須要解決的一個(gè)重要難題。

2.2 電力線通信技術(shù)與 VLC 技術(shù)有機(jī)融合的 PLC 技術(shù)

一般情況下，LED 照明基站燈都是安裝于公路兩側(cè)、天花板以及交通樞紐上的，其在通信電纜方面的使用成本上往往過高，運(yùn)營效益也有待于進(jìn)一步的提升。而如若把LED照明系統(tǒng)與電力線載波通信結(jié)合在一起，通過電力線的利用來進(jìn)行通信信號的傳播，則可以將投資成本進(jìn)行有效降低。電力線通信技術(shù)與 VLC技術(shù)有機(jī)融合成的 PLC 技術(shù)，是利用電力線傳輸數(shù)據(jù)及話音信號的一種通信方式。而從無線通信技術(shù)的發(fā)展趨勢來看，PLC 技術(shù)已日益顯現(xiàn)出了它強(qiáng)大的生命力，為通信打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[3]。

2.3對 LED 可見光信道進(jìn)行深入分析

可見光通信系統(tǒng)在信道的沖激響應(yīng)方面與紅外無線通信有所不同，同時(shí)，這兩種不同系統(tǒng)中引起的碼間串?dāng)_（ISI）的原因也有所差異。因此，要想有效解決 ISI 帶來的影響，就務(wù)必要對多光源，時(shí)變信道環(huán)境下的可見光無線通信（VLC）系統(tǒng)的信道沖激響應(yīng)以及不同光路徑引起的 ISI 進(jìn)行深入的研究。另外，要想實(shí)現(xiàn) VLC 系統(tǒng)的全雙工通信方式，則需要對下行鏈路以及上行鏈路進(jìn)行同樣的分析與研究。

三、結(jié)語

總而言之，將LED技術(shù)應(yīng)用于可見光無線通信中，不僅有效節(jié)省了電磁波的可用頻帶，還有望發(fā)展成為一種重要的通信傳輸方式。

而對于集照明和數(shù)據(jù)傳輸功能于一體的白光LED無線通信技術(shù)，也必然得到不斷的完善與應(yīng)用，為我國乃至世界的無線通信翻開新的一頁。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 顏兵兵，任翔，賈俊成，李楊.基于單片機(jī)的LED立體成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].佳木斯大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）.2013（03）

[2] 李享，李岱霖，翟國富.LED開關(guān)電源中鋁電解電容性能退化模型的研究[J].電源學(xué)報(bào).2012（06）

[3] 王寬仁，鮑日煜.LED光柱顯示器實(shí)現(xiàn)高精度顯示的軟件方法[J].工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置.2012（01）