可见光通信-重庆邮电大学研究生开题报告

5
二、国内外研究现状及分析
牛津大学的O‘Brien 研究了均衡技术，将系统速率提75Mbps Gruber 首次实验白光LED可见光通信系统101Mbps的通信速率 Wen-Yilin等实现了10m/500Mbps的可见光通信系统，将数据传输 能力提到一个新的高度 柯熙政等人对副载波调制无线光通信分集接收技术进行了研究
• 系统带宽达到1~2M，传输 速率达到3Mbps的传输能 力 • 实现语音、文字、温度、 图像、视频等信号传输， 完成多光源通信实验 • 在实验过程中取得阶段性 成果，发表2-3篇学术论文 申请专利1-2项
• 分集接收技术
14
五、研究进度安排
时间段 2014.2-2014.5 工作内容 收集资料，查阅相关文献，学习并 分析目前可见光通信的研究现状 成果预期 了解可见光通信的基本原理， 了解已取得的研究成果
无线频谱资源紧张 飞机、医院等特殊环境要求 智能移动终端高速数据传输 保密性差易被监听
3
信噪比 误码率 传输速率 传输距离
通 信 质 量
4
二、国内外研究现状及分析
国内外研究现状
日本KEIO大学的Tanaka等人和SONY计算机科学研究所的 Haruyama，提出了利用LED照明灯作为通信基站进行信息 无线传输的室内通信系统。
Komine等利用自适应接收技术来克服码间干扰(ISI)，仿真 表明在数据率为400 Mbps以下时，FIR均衡器和DFE均衡 器都可有效减少ISI的影响，当数据率高于400 Mbps时， DFE均衡器更能有效克服ISI。 Afgani对基于单LED强度调制OFDM技术进行了研究，理论 和实验表明在一米范围内，OFDM技术能够有效消减峰平比 (peak-to-average)。
19
七、参考文献
[12]刘宏展, 吕晓旭, 王发强, 等. 白光 LED 照明的可见光通信的现状及发展[J]. 光通信技术, 2009, 33(7): 53-56. [13]Pang G. Information technology based on visible LEDs for optical wireless communications[C]. TENCON 2004. 2004 IEEE Region 10 Conference. IEEE, 2004: 395-398. [14]王永波. 室内可见光无线通信系统研究[D]. 杭州: 浙江大学, 2008. [15]Tanaka Y, Komine T, Haruyama S, et al. Indoor visible light data transmission system utilizing white LED lights[J]. IEICE transactions on communications, 2003, 86(8): 2440-2454. [16]Choi S. New Type of White-light LED Lighting for Illumination and Optical Wireless Communication under Obstacles [J]. Journal of the Optical Society of Korea, 2012, 16(3): 203-209. [17]李荣玲, 高慧亮, 雷雨, 等. 高速可见光通信中关键使能技术研究[J]. 激光与光电子学进展, 2013, 50(5): 40-50. [18]Lee D, Choi K, Kim K D, et al. Visible light wireless communications based on predistorted OFDM[J]. Optics Communications, 2012, 285(7): 1767-1770. [19]Grobe L, Paraskevopoulos A, Hilt J, et al. High-speed visible light communication systems [J]. Communications Magazine, IEEE, 2013, 51(12): 60-66.
• 添加工作模式切换开关，实现照明与通 信模式的转换。添加音视频编解码模块， 实现音视频多媒体应用。添加温湿度传 感器模块，实现温湿度监测应用。添加 串口通信模块，实现智能终端与智能终 端之间的串口通信。
技术
手段
实物 加工
• 完成PCB板的焊接与调试， 实现系统的加工与安装。
13
四、课题预期目标
• 均衡技术 • 编码调制技术
• 分析影响系统性能的主要因素，从理论 上选择更好的技术方案，并针对电路中 元件参数不匹配问题进行系统优化。
• 模拟室内环境通信实验验证系统性能。
O
12

三、研究内容与技术路线
应用 研究 应用 目标
• 可用于考场等需要保密通信场所的听 力广播、可用于全天候照明场所的语 音信息广播、应急通信系统，信息通 告系统和温度湿度检测系统。
设计合理 的调制电 路
9
三、研究内容与技术路线
理论 分析
可见光信道 光路设计 添加广角 聚光杯
1.分析背景光噪声对系统的干扰影响 2.分析蓝光信号对系统信噪比的影响 3.分析光照度对探测器灵敏度的影响 添加非成 像透镜 添加蓝 光滤膜
10
三、研究内容与技术路线
理论 分析
接收端 选择合适 光电探测 器
基于白光LED的室内可见光 通信系统与应用研究
学号：xx 姓名：xxxx 专业：电xx 学院：xxx程学院 导师：xx
主要内容
一、研究背景及意义 二、国内外研究现状及分析 三、研究内容与技术路线 四、课题预期目标 五、研究进度安排 六、研究进展 七、参考文献
2
一、研究背景及意义

可见光通信是一种利用白光LED高速调制特性发展起 来的新兴的无线光通信技术。将需要传出的电信号加 载到白光LED上，调制白光LED的光强变化发出光信 号，光信号经自由空间传播到接收端处理还原成电信 号。
1.分析不同材料结构的光敏元件的光电转换效率 2.微弱信号放大处理研究 完成前置放大 与主放大电路 仿真与设计
3.分集接收技术研究
设计新颖 的分集接 收模型
11
三、研究内容与技术路线
搭建优 化实验 系统
O
O
• 利用电路仿真软件完成电路设计，搭 建实验系统测试系统的带宽，通信速 率，误码率等关键指标。
7
三、研究内容与技术路线
研究内容、 技术路线
理论 分析 搭建优 化实验 系统 应用 研究
8
三、研究内容与技术路线
理论 分析
发射端 1.分析白光LED的结构和工作特性 2.分析均衡技术对系统带宽的影响 3.分析编码调制技术对系统带宽的影响 设计合理 的编码调 制模块 采用模拟 均衡和数 字均衡技 术
2014.5-2014.7
学习室内可见光通信相关基础知识， 了解白光LED的结构与工作 深入学习白光LED的工作特性、驱 特性，掌握相关的电路仿真 动电路知识和编码调制理论 软件
2014.9-2015.3
对室内可见光通信的光源布局进行 研究，对接收端的光信号处理进行 理论分析
完成室内光源布置的仿真， 完成接收端的软件仿真设计 和实物制作，通过改进不断 完善，确保实验的准确性
在大量阅读国内外文献后，搭建了简单的实 验验证系统，实现了正弦信号传输，经过优 化实现了语音信号、文字信号的数字传输。
实现了正弦信 号与语音信号 的模拟传输
16
六、研究进展
采用脉冲 宽度调制 实现了语 音信号的 数字传输
利用单片 机实现了 文字信号 的传输
17
六、研究进展
测试结果
已投文章
迟楠所带领的团队成功实现了下行链路575Mbps上行链路225Mbps 的通信速率，走在了我国在此领域的前列。
6
二、国内外研究现状及分析
现状分析
室内可见光通信所采用的商用白光LED，调制带宽太窄， 功率低，不能满足高速数据传输要求和室内照明要求； 目前针对具体的室内环境的实验研究很少，多以点对点的 实验研究为主不能完全满足室内可见光通信的要求； 室内可见光通信系统的接收端的灵敏度以及抗噪性能有待 进一步提高。 对室内可见光通信的研究主要为基础理论研究，可见光通 信系统真正实际应用和产业化还没完全形成
Consumer Electronics, 2004, 50(1): 100-107. [2]Tanaka Y, Haruyama S, Nakagawa M. Wireless optical transmissions with white colored LED for wireless home links[C]. IEEE. Personal, Indoor and Mobile Radio Communications, 2000. PIMRC 2000. The 11th IEEE International Symposium , 2000, 2: 1325-1329. [3]Grubor J, Lee S C J, Langer K D, et al. Wireless high-speed data transmission with phosphorescent white-light LEDs[J]. ECOC 2007, 2007. [4]Le Minh H, O'Brien D, Faulkner G, et al. High-speed visible light communications using multiple-resonant equalization[J]. Photonics Technology Letters, IEEE, 2008, 20(14): 1243-1245. [5]Zeng L, O'Brien D, Le Minh H, et al. Improvement of date rate by using equalization in an indoor visible light communication system[J]. 2008. [6]傅倩, 陈长缨, 洪岳, 等. 改善室内可见光通信系统性能的关键技术[J]. 自动化与信息工程, 2010 (2): 4-7. [7]Le-Minh H, O’Brien D, Faulkner G, et al. 80 Mbit/s visible light communications using pre-equalized white LED[J]. Proc. ECOC 2008, 2008: 6.09. [8]Le Minh H, O'Brien D, Faulkner G, et al. 100-Mb/s NRZ visible light communications using a postequalized white LED[J]. Photonics Technology Letters, IEEE, 2009, 21(15): 1063-1065. [9]Komine T, Lee J H, Haruyama S, et al. Adaptive equalization system for visible light wireless communication utilizing multiple white LED lighting equipment[J]. IEEE Trans, Wireless Communications, 2009, 8(6): 2892-2900. [10]李荣玲, 汤婵娟, 王源泉, 等. 基于副载波复用的多输入单输出正交频分复用 LED 可见光通信系统[J]. 中国激光, 2013, 39(11): 44-48. [11]陈丹, 柯熙政. 副载波调制无线光通信分集接收技术研究[J]. 通信学报, 2012, 33(8): 128-133.