可见光通信技术LIFI

可见光通信系统的组成
可见光通信适配器包括下行链路的白光LED光源和上 行 链路的光电接收器，具有发射和接受功能，且负责将终 端用Βιβλιοθήκη Baidu的信息调制成光信号，并接收来自下行链路的光 信 号。
天花板上安装的光电检测器可以接收来自用户的光 信号 ，并转换成电信号送入可见光通信路由器。
电信号经过可见光通信路由器的简单处理后，调制 到白 光LED光源上变成光信号，以广播的方式发射出去。 在 接收端，终端的可见光适配器将接受的信息解调出来并 送入终端用户，即实现了局域网内的无线通信。
可见光通信技术概述
〉 可见光通信的特点 白光LED具有功耗低、使用寿命长、尺寸小、绿色环保 等优点，特别是其响应灵敏度非常高，可以用来进行超 高速数据通信。
可见光通信技术概述
〉 可见光通信的特点 基于LED光源的可见光通信，与传统的射频通信和其他
光无线通信相比，有以下突出优点： 1.可见光通信是绿色资源，不存在电磁辐光源有发光
调制方式
正交频分复用(OFDM)
OFDM带宽效率高, 并且可以克服多径效应和符号间干扰.在可见 光通信系统中使用OFDM技术,那么系统的数据传输性能将提升,抵 抗多径干扰能力也将被加强
可见光通信的关键技术
〉 信道编码技术 mBnB分组编码技术 是 一种适用于 LED数字传输 。通常 来说，分组码是指将原始信 息码字按 m比特为单位进行 分组，根据一定规则用另外 每组为 n比特的码字来表示， 然后这些新的分组以 NRZ 码或 RZ码的格式来传输。常 用的信道编码有1B2B（曼 彻斯特码）、3B4B、5B6B、 6B8B等。
可见光通信系统的组成
白光LED光源的基本特性
〉 图所示是通过白光LED的调制信号与输出光功率的关系 曲线。为了获得线性调制，使工作点处于输出特性曲线 的赢线部分，必须在加调制信号电流的同时加一适当的 偏置电流Ib，这样就可以使输出的光信号不失真。
白光LED光源的基本特性
〉 LED光源的脉冲编码数字调制 〉 数字调制是用二进制数字信号“1”和“0”码对光源发
可见光通信系统的组成
〉 该系统的接收部分主要包括能对信号光源实现最佳接收 的光学系统、将光信号还原成电信号的光电探测器和前 置放大电路、将电信号转换成可被终端识别的信号处理 和输出电路。室内的光信号被光电检测器转换为电信号 ， 然后对电信号进行放大和处理，恢复成与发端一样的 信 号。该系统的上行链路与下行链路的组成除了使用的 光 源不同外，其它基本一样。上行链路采用的光源仍然 由 白光LED组成，只不过发射面积较小，且具有较小的 发 射角，天花板上安装的光电检测器接收来自用户的光 信 号。若将上述基本结构在通信双方对称配置，就可以 得 到一个可以双向同时工作的全双工LC系统，由该系统 组 成的网络称为可见光网络。
白光LED光源的基本特性
〉 LED光源的脉冲编码数字调制
研究白光LED的线性特性、调制信号与输出光功率的关系，既 是为了获得线性调制，也为开发白光LED的多管驱动阵列提供了一定 参考。使工作点处于输出特性曲线的直线部分，一般需要在加调制 信号电流的同时加一适当的偏置电流Ib，这样就可以使输出的光信 号不失真。
强度和发光功率两个基本特性参数。白光LED不幅射; 2.有光就可以进行通信，无通信盲区，方便快捷 3.可见光仅提供室内照明，还可以作为信号光源用以
实现 室内无线数据通信发射功率高； 4.无需无线电频谱认证。
可见光通信系统的组成
〉 发射部分主要包括将信号源信号转换成便于光信道传输 的电信号的输入和处理电路、将电信号变化调制成光载 波强度变化的LED可见光驱动调制电路。白光LED光源 发 出的已调制光以很大的发射角在空间中朝各个方向传 播。 由于室内不受强背景光和天气的影响，光传播基本 上不 存在损耗，但是由于LED光源个数较多，且具有较 大的 表面积，因而在发射机和接收机之间存在若干条不 同的 光路径，不同的光路径到达接收机的时间不同，将 引起 所谓的码间干扰(ISI)。由于白光LED光源发出的是 可见 光，且发散角较大。对人眼睛基本无害、无电磁波 伤害 等优点，因而发射端可以具有较大的发射功率，使 得系 统的可靠性大大提高。
可见光通信技术
可见光通信技术概述
〉 可见光通信的主要分类 LED可见光通信可以分成室外通信和室内通信两大类 室外LED可见光通信技术目前主要应用在智能交通系统 (ITS：Intelligent Transportation Systems). 室内LED可见光无线通信技术主要应用在室内无线宽带 接入网中
调制方式
为了尽可能提高系统的数据传输速率,需采用额外的措施 来缓解系统带宽受物理器件限制的影响, 有效的缓解措 施可总结为两类:
一类是使用附加元件或使用均衡技术来缓解, 具体 方法包括在接收端使用蓝色滤波片滤除响应慢的黄光元 素,在LED的驱动电路模块中使用预均衡技术以及在接收 机端使用后均衡技术
出的光波进行调制。而数字信号大都采用脉冲编码调制 ， 即先将连续的模拟信号通过“抽样”变成一组调幅的 脉 冲序列，再经过“量化”和“编码”过程，形成一组 等 幅度、等宽度的矩形脉冲作为“码元”，结果将连续 的 模拟信号变成了脉冲编码数字信号。然后，再用脉冲 编 码数字信号对光源进行强度调制，其调制特性曲线如图 所示。
可见光通信系统的组成
可见光通信系统的组成
从 上 图 中 ，我们看到：可见光通信系统由路由器 （集 线器）、LED光源、接收器和信息终端（含适配器） 等 组成。
可见光路由器是可见光通信网络中的核心组成部分， 可 以接受来自信息终端用户的信息，同时分时段的将接收 到的信息通过主光源以广播的方式发送出去。
第二类方法是使用效率更高的调制技术,即一个发送 符号可传递尽可能多的信息
调制方式
目前应用到可见光通信系统中的调制方式包括开关 键控 、脉冲位置调制、子载波脉冲位置调制、变脉冲位 置调制、色移键控和正交频分复用等.
开关键控 NRZ-OOK光源开启表示”1”,光源关闭表示”0”
调制方式
脉冲位置调制 由于在接收机需要时隙同步和码元同步,PPM收发机结构较OOK收发 机复杂