可见光通信技术研究与应用

摘要

随着人们对宽带移动通信需求的日益增长和全光通信技术的发展,无线光通信技术因其无须频带申请、信息容量大、造价低、灵活方便、易于维护等特点受到人们的极大关注.德国的物理学家哈拉尔德·哈斯和其英国爱丁堡大学的团队利用LED光源发明了一种专利技术:"看不见"的网络信号依赖一盏小小的灯变成"看得见"的网络信号,利用闪烁的灯光来传输数字信息.这个过程被称为可见光通信技术,人们亲切地称它为"Lift".本文对Lift的特点、实现原理及国内外的研究情况和应用情况作了论述,对Lift的应用前景进行了展望.光和无线电波一样，都属于电磁波的一种，传播网络信号的基本原理是一致的。给普通的LED灯泡装上微芯片，可以控制它每秒数百万次闪烁，亮了表示1，灭了代表0。由于频率太快，人眼根本觉察不到，光敏传感器却可以接收到这些变化。就这样，二进制的数据就被快速编码成灯光信号并进行了有效的传输。灯光下的电脑，通过一套特制的接收装置，读懂灯光里的“莫尔斯密码”。典型室内Lift系统主要包括信道编码器/译码器、数字调制器解调器、驱动电路、调理电路、可见光光源和光敏元件。可见光光源和光敏元件是室内可见光通信系统的基本器件，其中可见光光源结合驱动电路可以将电信号转换成光信号，实现基本照明功能，并发射出携带调制信息的可见光;光敏元件则捕捉可见光信号，将其转换成能被后级调理电路处理的光电流。数字调制器懈调器则是可见光通信系统中完成通信功能的关键部分，其中调制器实现对可见光光源所发出光的某种特性(例如光照强度)进行控制，将原始信息通过光信号进行传输。解调器则实现从接收的信号中恢复出所携带信息的功能。信道编码器峰码器是室内可见光通信系统链路可靠性和有效性的保障，用来纠正信道传输过程中出现的随机错误和突发错误，实现信息的正确传输。在发射端，信号输入到信道编码器以后，按照码元映射规则编码，编码后得到的信号序列由数字调制器进行调制，输出连续的调制波形，经驱动电路后直接驱动可见光光源发光。在接收端，光敏元件将接收的光信号转换成与入射能量成比例的光电流，该光电流经过调理电路调理成适合数字解调器电路的信号输入到数字解调器中，经过数字解调器解调和信道译码器译码，最终恢复出信息。