白光LED室内可见光通信的关键技术
白光LED无线光通信系统研究
白光LED无线光通信系统研究摘要：可见光通信技术是基于白光LED照明光源的无线光通信技术，在电磁干扰场合可代替射频通信，应用前景很广阔。
目前白光LED在提供室内照明的同时，已被用作通信光源实现室内无线高速数据通信。
本文主要研究的是白光LED加载数字信号，并将信号编码发送，经过空气中长距离传输，接收信号通过电流电压转换、电压放大、比较整形、解码还原发送信号的技术，并在此技术之上加载语音信号传输，展现了本文所介绍的白光通信系统的实用价值。
关键词：白光LED，光通信，无线高速数据通信，语音信号传输。
White LED wireless optical communication system researchABSTRACT：Visible light communication technology is based on white LED lighting source wireless optical communication technology, the electromagnetic interference situations can be instead of radio frequency communication, the application prospect is very broad. The white LED in the provision of indoor lighting, has been used as a light source to realize the indoor wireless high-speed data communication of communication. This paper mainly studies the white LED load digital signal, and then sends signal encoding, after long distance transmission in the air, receiving signal by comparing current voltage conversion andvoltage amplification, plastic technology, to send signals, decoding reduction and loads on the technology of voice signal transmission, and shows the white light of communication system, presented in this paper the practical valueKeywords: White LED, optical communications, wireless high-speed data communication, voice signal transmission1 引言可见光通信技术(VLC，Visible Light Communication)的研究与发展与射频无线通信相比，具有无需频带申请、造价低，小尺寸，高增益接收等众多优点。
基于LED的可见光无线通信关键技术研究
结论：传输距离对 LED可见光无线通信 性能有显著影响，需 根据实际需求选择合 适的传输距离
通信安全：LED可见 光无线通信采用加密 技术，确保通信内容 不被窃取。
数据完整性：采用校 验码等技术，保证数 据传输的完整性。
抗干扰能力：LED可见 光无线通信具有较强的 抗干扰能力，能够抵御 其他无线通信设备的干 扰。
性能比较：与其他无线通信技术相 比，LED可见光无线通信在能耗和 效率方面的表现
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效率评估：LED可见光无线通信系 统的效率取决于数据传输速率和误 码率
优化策略：针对能耗和效率的优化 策略，如采用高效率的调制解调技 术、优化系统结构等
高速调制与解调技术
多径干扰与信道均衡技术
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LED可见光无线通信技术具有高速、 安全、抗干扰等优点，可广泛应用 于室内无线通信、物联网等领域。
LED可见光无线通信技术具有低成本、 低能耗等优势，可与其他无线通信技 术互补，共同构建未来的无线通信网 络。
高速传输：LED可见光无线通信技术可以实现高速数据传输，具有较高的带宽和传输速率。
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未来展望：未来，随着5G、6G等新一代通信技 术的发展，可见光无线通信技术有望在更广泛的 领域得到应用，如室外通信、远程通信等。
发射器：将信号转 换为光信号
调制方式：采用调 制技术将信号加载 到光载波上
光源：采用LED作 为光源，实现高速 传输
光学天线：将光信 号定向发射到接收 端
信道传输系统是LED可 见光无线通信系统的重 要组成部分，负责将信 号从发送端传输到接收 端。
定义：将高速数据流分割成多个低速数据流，并分别调制到多个载波上，实现并行传输
光纤通信中可见光通信的设计与性能分析
光纤通信中可见光通信的设计与性能分析近年来，可见光通信作为一项创新性的通信技术，引起了广泛关注。
与传统的无线通信相比，可见光通信利用可见光波段进行数据传输，具有更高的数据传输速率、更低的干扰以及更广泛的应用前景。
在光纤通信中，可见光通信的设计与性能分析成为了一个重要的研究方向。
首先，可见光通信的设计需要考虑光源的选择与调制方法。
光源的选择是设计中的关键一步，常用的光源有白色发光二极管（LED）和激光二极管（LD）。
LED具有低成本、稳定性好、寿命长等优点，但由于其发光效率较低，需要进行高效的调制方式。
而LD具有较高的功率和较窄的光束，但成本相对较高。
根据实际需求和预算，选择适当的光源非常重要。
其次，可见光通信的设计还需要考虑信道传输特性。
由于可见光通信受环境干扰比较大，如光照、障碍物等，设计中必须充分考虑这些因素。
在信道传输特性的研究中，建立合适的数学模型用于预测和优化传输性能是必不可少的。
此外，对于不同的应用场景，还可以采用光学镜面反射技术以提高传输效果。
光接收器是可见光通信设计中的另一个重要部分。
光接收器的设计与性能对可见光通信的传输质量起着至关重要的作用。
常见的接收器有光电二极管（PD）和光电转换器（PDT）。
PD具有快速响应速度、较高的响应度和较大的动态范围，但灵敏度较低。
PDT通过延长光子的旅程，改善了光接收效果，但响应速度相对较慢。
根据实际需求和性能要求，选择适合的接收器可以提高系统性能。
此外，可见光通信的性能分析也是设计中的重要一环。
性能分析可以从多个角度评估通信系统的性能，如传输速率、误码率和系统容量等。
传输速率是衡量通信系统的重要指标之一，与调制方式、信噪比以及信道带宽等相关。
误码率是衡量通信系统错误码字数与传输码字数比例的指标，对于保证信息传输的可靠性十分重要。
系统容量则是指在给定条件下，通信系统所能实现的最大数据传输量。
通过定量的性能分析，可以评估系统的可实现性和稳定性，进行优化设计。
基于LED的可见光无线通信关键技术研究
基于LED的可见光无线通信关键技术研究发表时间：2018-11-14T17:14:31.717Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第20期作者：邱瑞文[导读] LED可见光无线通信技术通过光无线通信技术和LED照明的相互配合，是当前研究的重点内容。
本文主要分析了LED可见光无线通信的关键技术，并探讨了其发展方向供参考。
关键词：LED；无线通信；关键技术邱瑞文中时讯通信建设有限公司摘要：LED可见光无线通信技术通过光无线通信技术和LED照明的相互配合，是当前研究的重点内容。
本文主要分析了LED可见光无线通信的关键技术，并探讨了其发展方向供参考。
关键词：LED；无线通信；关键技术LED技术是通过固态半导体器件电致发光的技术，可见光通信系统是通过发光二极管或是荧光灯表现出无法被肉眼看见的高速闪烁传输信号，通过英特网电线装置照明来相连，连接电源之后运作，LED可见光无线通信技术可以符合下一代多媒体通信技术的要求。
1 可见光无线通信的关键技术1.1可见光通信发射与接收技术这两种技术一般使用强制调制/直接检测（IM/DD）形式，因该检测形式有着简单的硬件结构，成本相对不高，普遍应用。
它作为非最优化检测技术，能够让可见光通信研究的实用性更强，对比以往的无线检测系统，该检测形式的灵敏度不高。
要设置专门的收发器于可见光通信上，所以需要健全该技术，另外还要装设有效的LED驱动电路及接收激光检测电路。
1.2可见光链路技术光传播的方向性非常强，那么在这个过程当中，链路会被路径当中物体阻碍。
无线光链路一般有两种方式，分别为非视距链路以及视距链路。
视距链路形式中的光线传播时出现障碍物时，无法同射频电磁波展开衍射或是绕射，其鲁棒性不高。
非视距链路形式中，采用反射镜能够让反射之后的光功率的衰减值较大，进而使得链路可靠性更强。
还需要使对应的接收机灵敏度与信号的处理技术进行提升。
这两类链路技术较好的应用于室内通信当中，视距链路的接收信号功率占很大部分，且非视距链路一般是时延扩展信道。
可见光通信的关键技术及应用浅析
• 188•白光LED 具有使用简单、价格便宜、寿命长等特点，是主流照明技术。
基于白光LED 的可见光通信技术由于兼具照明和通信功能，得到了业界广泛的研究和关注。
本文简单介绍可见光通信技术概况，分析了可见光通信的原理及关键技术，最后总结了可见光通信技术的应用。
1 可见光通信技术概况目前，通信行业是现代人最为基本的社会生活需求，人们对无线通信的需求呈井喷式的增长。
2015年，全球移动通信的用户超过了34亿。
无线通信技术发展至今，无线电的频谱资源已经越来越少，需要找到一种新的载波频段。
可见光波段属于空白波段，如图1所示，目前没有被占用，故不需要授权许可，因此有效的解决频谱资源短缺的问题。
白光LED 具有结构简单，价格便宜，寿命长等特点，广泛用于中短距离的通信系统。
可见光通信技术(VLC 技术)是利用白光LED 作为光源，将照明和通信结合的一种技术。
与其他无线通信技术对比，VLC 技术除了不需要无线电频谱认证，还有绿色环保、没有高频电磁辐射、不伤害人体应用场景广泛等特点，因此成为了国内外研究的热点技术。
图1 频谱资源示意图2 可见光通信原理如图2所示，可见光通信系统是由发送机、无线信道和接收机构成。
发送机主要由光源和调制器组成，由于LED 器件具有高速调制和响应时间短等特点，把LED 作为发送机的光源，需要传输的数据经过调制器将数据高速到适合光源传输的信号，TX 前端将调制后的数据比特流加载到光载波上，此时光载波的变化将随着数据比特流的变化而变化，实现电光转换。
接收机主要由光检测器件和解调器组成，光电检测器件的功能是实现光电转换，RX 前端的作用滤掉噪声，放大转换后的电信号。
解调器的作用是处理这些信号并恢复出最原始的数据。
图2 可见光通信系统模型3 可见光通信的关键技术3.1 LED的非线性效应问题LED 虽然具有高速调制等特点，但其调制带宽有限，且自身频谱也较宽，P-I 特性存在非线性效应，如图3所示。
可见光通信及其关键技术探讨陈敏
可见光通信及其关键技术探讨陈敏发布时间：2021-09-06T15:51:22.563Z 来源：《中国科技信息》2021年9月下作者：陈敏[导读] 本文在探讨传统图像传感器、到达时间法等可见光通信技术的基础上，提出基于改进k-means聚类算法的可见光通信定位方案，对室内空间中光源信号功率、反射与散射位置进行确定，并考虑LED光信号在自由空间传播中的叠加效应，为不同LED光源分配不同的ID，通过定位区域光功率的多次迭代计算后，得到LED目标对象较为准确的空间位置坐标，以提升可见光通信的精准度。
深圳意创通讯科技有限公司陈敏深圳市 518110摘要：本文在探讨传统图像传感器、到达时间法等可见光通信技术的基础上，提出基于改进k-means聚类算法的可见光通信定位方案，对室内空间中光源信号功率、反射与散射位置进行确定，并考虑LED光信号在自由空间传播中的叠加效应，为不同LED光源分配不同的ID，通过定位区域光功率的多次迭代计算后，得到LED目标对象较为准确的空间位置坐标，以提升可见光通信的精准度。
关键词：可见光通信；数据传输；定位；关键技术前言：在可见光通信技术的室内定位研究中，要根据可见光通信的信息传输、定位原理，对传统的可见光通信定位的优缺点进行分析，并提出可见光通信定位的k-means机器学习算法，运用该算法改进LED光信号的指纹数据，以及建立迭代后的光功率指纹库，来完成目标对象的光指纹匹配定位，保证可见光通信定位的性能和结果。
1可见光通信(LED)关键技术及其优缺点1.1图像传感器法的可见光通信技术在使用发光二极管(LED)发射光源，用于室内空间的可见光通信、信号定位过程中，可以基于图像传感器法，用摄像机捕获LED光源发射的光谱信息，得到不同时间LED光源传输的阵列信息，摄像机捕获数据的速率在30bps左右。
1.2到达时间法(TOA)的可见光通信技术利用可见光通信技术的目标测距定位过程中，通常使用到达时间差法(TOA)，根据LED发射器的可见光信号发射时间、到达时间，测量出可见光信号从发射，到到达定位目标的时间长度，来实现对目标对象的距离测量。
可见光通信关键技术选取
可见光通信关键技术选取作为一种新兴的通信技术，可见光通信（Visible Light Communication, VLC）利用可见光波段进行数据传输。
相较于传统的无线通信技术，如Wi-Fi和蓝牙，可见光通信具有更高的安全性、更大的带宽和更低的干扰。
然而，实现可见光通信需要解决一些关键技术问题。
本文将从可见光通信的关键技术选取角度展开讨论。
首先，对于可见光通信而言，最重要的技术之一是光源和光接收器的设计。
合适的光源和光接收器可以保证可见光通信的稳定性和性能。
在选择光源时，需要考虑其发光亮度、发光范围、功耗和成本等因素。
一种常见的选择是使用白光LED 作为光源，因为白光LED具有较高的亮度和较低的功耗，而且成本相对较低。
对于光接收器的选择，关键考虑因素包括感光元件的响应速度、灵敏度和噪声等性能指标。
其次，光学系统设计是可见光通信的另一个重要技术。
由于可见光通信需要通过可见光波进行数据传输，因此光学系统的设计在传输效率和信号质量方面起着关键作用。
一种常见的光学系统是使用透镜来实现焦距调节和光束聚焦。
此外，还可以通过光学滤波器来提高信号的抗干扰性能，以及前向纠错（Forward Error Correction, FEC）技术来提高数据传输的可靠性。
另外，调制技术也是可见光通信的关键技术之一。
调制技术用于将数字信号转换为可见光信号，以便在光波中传输。
常见的调制技术包括振幅调制（Amplitude Modulation, AM）、频率调制（Frequency Modulation, FM）和相位调制（Phase Modulation, PM）。
在选择调制技术时，需要考虑传输距离、速率和抗干扰能力等因素。
此外，为了提高传输速率，还可以采用多级调制和多通道传输的技术。
除了上述关键技术，信号处理和解调技术在可见光通信中也起着重要的作用。
信号处理技术可以用于信道均衡、降噪和信号恢复等操作，以提高通信系统的性能。
白光LED可见光通信及其关键技术研究
在有线信道下的应用 已经十分成熟 ， 但要将它引入到 Ｌ Ｄ可见 Ｅ 光通信系统中 ，就必须解决数据 同步问题和驱动功放进 入非 线
性 区产生的失真问题 ， 所以对 Ｏ Ｄ Ｆ Ｍ必将进行深入研究 。 ４ 电力线通信技术与 Ｖ Ｃ技术有机融合 的 Ｐ Ｃ技 术。 ） Ｌ Ｌ 由于
ｍ ｎ ａ ｏｓ ］ ０ １ ０ ９ ． ｕ ｉ ｔ ｎ［ ． ０ ． － ５ ｃｉ Ｃ２ ９
【］ ａｌ Ｊ Ｗｉ ｌ Ｄ Ｒ， ｅ ｄ Ｉ ｅ ａ ．Ｏ ｔ ａ ｗ ｒｌ ｓ ｒ ｅ ２ Ｈｅｔ ｙ Ｄ Ｔ， ｓ ｙ Ｎ ｉ ， ｔ １ ｐ ｃ ｉ ｅ ： ｈ ｅ ｅ ｌ ｉｌ ｅ ｓ
Ｅ Ｌ Ｄ照明基站灯安装在 天花板 、 公路两旁或交通枢纽上 ， 新 铺设
的通信电缆成本太高 ， 如与电力线载波通信结合在一起 ， 利用 电 力线来传输通信信号可大幅降低投资成本 。电力线通信与 Ｖ Ｃ Ｌ
ｓ ｒ Ｓ ｒ ］Ｅ ＥＣ ｍｍ ｎｃｔｎ，０ ３ ） ２ ８ ． ｔ ｙ Ｏ ａＪ． Ｅ ｏ ２ ６ ７
的一 页 。
高速可见光通信必须要解决 的难题之一。 ２对 Ｌ Ｄ可见光信道进行深入分析 。可见光通信系统具有 ） Ｅ 与红外无线通信不 同的信道冲激响应 ，这两种 系统 中引起 的码 问 串扰 （Ｓ） ＩＩ原因也不相 同 ， 需要对多 光源 ， 时变 信道环 境下 的 可见光无线通信 （ Ｌ ） Ｖ Ｃ 系统 的信 道冲激响应和不同光路径引起
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２１ ０ ０第 ０ ５期
白光通信
白光LED光通信的关键技术研究可见光通信是一项新兴的基于白光LED的无线光通信技术。
可见光通信系统可以实现照明和通信的双重功用。
通过分析影响白光LED通信性能的因素，对白光LED通信中提高系统整体性能的若干关键技术进行了分析讨论，为改善白光LED通信系统性能提供进一步努力的参考依据。
一、引言可见光通信技术(Visible Light Communication，简称VLC)是随着白光LED照明技术的发展而兴起的无线光通信技术，可分为室内可见光通信和室外可见光通信两大类。
白光LED具有功耗低、寿命长、尺寸小、绿色环保等优点，被认为终将取代荧光灯、白炽灯等传统照明光源，成为下一代固体照明光源。
同时与传统照明光源相比，白光LED又具有响应时间短、高速调制的特性，因此可以设计出基于白光LED的室内可见光无线通信系统和网络，实现照明和通信的双重作用。
目前，可见光通信大多处于实验阶段，虽然整体系统已有实现，但与可见光通信的实用还有一定的距离，系统的各项性能有待进一步优化。
二、系统发展概述近年来，中日欧美的研究人员对基于白光LED照明光源的可见光通信的展开了面向应用的研究。
其中作为美国国家科学基金的十年规划，2008年美国政府动员30所大学及科研机构，投入1850万美元的启动资金开展了该领域的科技攻关。
但由于该项技术综合性强，技术难度大，目前全面掌握核心技术并能够做到在世界级展会上现场演示样机的仅有中国暨南大学与日本太阳诱电公司两家。
2004年，Takakuni等对基于白光LED灯的整体通信系统进行了初步实验研究，该系统[1]利用桌面LED照明台灯向用户提供广播信息，结构简单，但系统通信距离较短，数据传输速率较低。
2008年，太阳诱电株式会社在“东京国际消费电子博览会”上现场演示了采用白光LED的高速无线通信系统，最大数据传输速率可达100Mbit/s[2]。
该系统实现了双向全双工高速通信，但是最大传输距离仅为0.2m左右。
基于白光LED的可见光通信
差 可 以 稍 大 ）； 信 号 频 率 范 围 为 ３ ０ ０ ～ ８ ０ ０ ０ Ｈｚ ；输 出电压有 效值不 小于 ０ ． ４ Ｖ；制 作时钟 频率为 １ ０ ０ ０ Ｈｚ的 ｍ序 列 发生 器 ；减 少 ２ ４ Ｖ 电源的供 电电流 Ｉ ；传输距离大于 ３ ０ ｃ ｍ。 １ ． ２方案论证与选择
电子技术 ・ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
基于 白光 Ｌ Ｅ Ｄ的可见光通信
文／ 侯绍 飞 孙大鹏 隋凯旋 秦文华
生 器、 音频 发生 器 （ 麦 克风 或 ＭＰ ３ ）、信 号
Ｌ Ｅ Ｄ可 见 光通 信 ， 利 用半 导 体 （ Ｌ Ｅ Ｄ ）器件 高速 点灭的发光响应特 性，将 信 号调 制 到 Ｌ Ｅ Ｄ可 见 光 上 进行 传输 ，是 无线通 信 与光 通信 的巧妙 结合 ， 为可见 光通 信提 供
过Ｌ Ｅ Ｄ 的 平 均 电流 ，并 通 过 ＤＩ Ｍ 引 脚 可 以接
在 可见 光通信 装置 中，采 用 的是 脉冲模 受 很 宽范 围的 Ｐ ＷＭ 调光 。 当 ＤＩ Ｍ 输入 的 电
拟调制 。考虑到脉冲模拟调制有 四种方 式：即 压低于 ０ ． ３伏 时 ， 功 率 开 关 关 断 ，Ｐ Ｔ ４ １ １ ５进
入为调频方波信号 ，输 出为原始 的模拟信 号。
既 简 化 了 电路 又 增 加 了 方 案 的 可 实施 性 。
１ ． ２ ． ２ Ｌ Ｍ５ ６ ７中心频率选择 在 发射 功率 一定 的情 况下 ，带 宽越 窄，
该设 备 由 自制 直流 电源 、调制 电路 、Ｌ Ｅ Ｄ驱
动 电路、解调 电路、功率放大器、正弦信号发
作 为发收器件， 信号源为语音或模拟波形信号 。
白光 LED室内可见光通信的关键技术分析
白光 LED室内可见光通信的关键技术分析
王顺
【期刊名称】《产业与科技论坛》
【年(卷),期】2016(015)014
【摘要】随着科学技术水平的提高，社会上出现了许多新兴的照明工具，这种照
明工具基于白光LED的无线通信技术制作而成，这种照明工具不仅具有照明功能，同时还具有通信功能，白光LED具有节约能源、发射功率高、不占用无线电频谱
等优点，必然会成为未来的主流照明工具。
光通信技术具有广泛的发展空间，对白光LED室内可见光通信的关键技术分析十分必要。
【总页数】2页(P62-63)
【作者】王顺
【作者单位】吉林化工学院
【正文语种】中文
【相关文献】
1.白光LED室内可见光通信的关键技术 [J], 佟飞;
2.大功率白光LED室内可见光通信系统研究 [J], 徐佐;徐宁;马正北
3.白光LED室内可见光通信的关键技术 [J], 黄婷婷
4.白光LED室内可见光通信的关键技术 [J], 佟飞
5.白光LED室内可见光通信研究 [J], 易冲冲
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室内白光LED照明通信的现状与展望
产 品 。 室 内 白 光 ＬＥ 照 明 通 信 是 将 ＩＥ 照 明 技 术 和 光 通 信 技 术 相 结 合 产 生 的 一 种 新 技 术 ， 这 种 通 信 的 距 离 从 Ｄ Ｄ
数 米 到 数 十 米 ，具 有 安 全 节 能 、 通信 容 量 大 等 显 著 特 点 ， 作 为 一 个 全 新 的 无 线 通 信 手 段 ， 已 经 引起 国 内外 越 来
中 图 分 类 号 ：ＴＮ９ ９ １ ２．
文 献 标 志 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１ ７ － ３ ３ ２ １ ） ３ ０ ３ ６ ６ ３０ １ （ ０ １ ０ ０ ９ ０
如 海 因 里 希 一 兹 、 朗 禾 费 通 信 研 究 所 ， ｒｍｅ 大 赫 弗 Ｂｅ ｎ
０ 引 言
室 内 白 光 Ｌ Ｄ通 信 是 利 用 Ｌ Ｄ 发 出 的人 眼 看 不 到 的 Ｅ Ｅ 高 速 明 暗 闪烁 信 号 来 传 输 信 息 。 它 利 用 室 内 照 明 设 备 代 替 无线 Ｌ ＡＮ 局 域 网 基 站 发 射 信 号 ， 通 信 速 度 可 达 每 秒 数 兆 其 至数 百 兆 比 特 ， 统 的 通 信 距 离 达 数 米 到 数 十 米 ， 代 替 系 能 Ｗ ｉ ｉ 线通 信 ， 决 无 线 通 信 的 “ 后 一 米 ” 题 。 因 而 具 — 无 Ｆ 解 最 问 有 广 泛 的研 发 前 景 ， 当前 光 通 信 的研 究 热 点 之 ～ 。 是 Ｌ Ｄ 照 明 通 信 属 于 自 由 空 间 光 通 信 范 畴 ， 分 为 室 内 Ｅ 可 可 见 光 无 线 通 信 （ｎ ｏ ｒ ｔ ａ Ｗ ｉ ｌ ｓ ｏ Ｉ ｄ ｏ ｉ ｌ ｒ ｅ ｍｍｕ ｉ ｔ ｎ 和 Ｏｐ ｃ ｅ ｓ Ｃ ｎｃ ｉ ） ａｏ 室 外 可 见 光 无 线 通 信 （ ｔ ｏ ｒ ｐ ｉ ｌ ｒｌｓ Ｃ ｍｍｕ ｉ — Ｏｕｄ ｏ ｔ ａ Ｗｉ ｅ ｓ ｏ Ｏ ｃ ｅ ｎｃ ａ ｔ ｎ ０ 。 目前 室 内可 见 光 通 信 主 要 集 中 在 无 线 Ｌ ｉ ）］ ｏ ＡＮ 局 域 网 基 站 ； 室 外 可 见 光 通 信 主 要 用 于 智 能 交 通 系 统 （ｎｅｉ 而 Ｉ ｔｌ ｌ
LED可见光通信
LED可见光通信背景介绍：20世纪90年代以来，随着全光接入技术的发展和人们对无线宽带通信需求的日益强烈，结合了无线通信和光通信技术的无线光通信技术应运而生。
作为一种宽带无线接入技术，无线光通信技术以光信号为载体、大气作为传输媒质来传送信息，具有信息容量大、灵活方便、易于维护及安全保密等特点，从而越来越受到人们的关注。
与传统照明方式相比，白光LED功耗更低、工作电压更低、寿命更长、尺寸更小、发热更少、更加耐潮湿。
最重要的是LED 还具有高速点灭的发光响应特性，所以，一些有远见的科学家和工程师藉此提出了一种大胆而创新的思路：让LED点亮、熄灭切换得足够快，以致于人眼无法分辨，从而用它们来传送数据。
这种构想便是可见光通信的理论基础，即将信号调制到LED上，在可见光用以照明或显示的同时，进行数据传输，使可见光通信与LED 照明相结合，将LED 照明光源用作光无线局域网络的信号发射机，设计基于白光LED的可见光通信，从而提供一种全新的无线光通信接入方式[1]。
可见光LED通信有下列特点：（1）安全性好，方便；采用室内照明LED光源即可实现。
（2）发射功率高。
（3）无需无线电频谱认证。
无线电频谱资源由于被管制显得非常有限，当前能够分配的无线电频率已经严重不足。
（4）无电磁干扰。
可以用于对电磁干扰严格限制的场合，如医院、飞机等。
（5）通信安全可靠。
由于可见光通信不能穿墙，故其通信被严格限制在了室内，使得室外窃听室内的通信数据非常困难。
（6）没有多径衰落效应。
由于光波长相对于探测器的面积来说微乎其微，所以探测器提供了足够的空间分集，有效地遏制了多径衰落效应。
[2]（7）信道带宽大。
可将光波长范为较大，380~780nm，因此具有较大的带宽。
（8）传输速率高。
LED 的响应速度非常快，因此可以用LED 进行高速数据通信。
配以恰当的编码和驱动技术，LED 能够用于100Mb/s以上的高速数字通信。
因此可见光通信有着很好的前景。
白光LED照明通信关键技术及发展趋势研究
多 芯 片复 合 白光 Ｌ Ｅ Ｄ， 由于是 由多个 单 色Ｌ Ｅ Ｄ 制 。数 字脉 冲间隔 调制 中 ，每个 符号 所包 含 的时 隙 芯 片 组 合 而 成 ，不 同颜 色 的 光 相 互 独 立 ，可 以 分 数 是变 化 的 ，其余 均 与Ｐ Ｐ Ｍ调 制方 式类 似 。其 特点 别 控 制 ，在 Ｖ Ｌ Ｃ 系统 中可分 别被 调 制 ，提 高信 道 容 是 接 收端 不 需 要 进 行 符 号 同步 而 只需 进 行 时 钟 同 量 。另 外 ，多 芯 片复合 白光 Ｌ Ｅ Ｄ 还 有发 光 效率 高 、
光 频 分 复用 技术 （ Ｏ Ｆ Ｄ Ｍ ）是 一 种 多载 波 调制
Ｅ Ｄ 通 信 的 多径效 应 。其 荧 光转 换 白光 Ｌ Ｅ Ｄ 需 要 进行 荧 光转 换 ，导 致 其 技 术 ，它 能有 效抑 制 室 内Ｌ 能量 损耗 大 ，发 光效 率不 高 ，功 率大 时二 基 色荧 光 核 心 思 想 是 将 频 域 内的 信 道 分 成 多 个 正 交 的子 信 转换 白光Ｌ Ｅ Ｄ 空 间色 度 均匀 性差 。不过 ，其结 构 简 道 ，其 中 ，对 于 子 信 道 分 别 进 行 载 波 调 制 ，然 后 单 、价格 低廉 、制作 工艺 成熟 ，二基 色荧 光转 换 白 并 行传 输各 个子 载 波 。这种 技术 可 以大大 消 除码 问 光Ｌ Ｅ Ｄ 是 现 阶段 应用 最 广泛 的技 术 。荧 光 粉发 的光 干 扰 。通 过 增 加 子 载 波 数 目，可 以将 频 谱 资 源利 不便 于被调 制 ，使 Ｌ Ｅ Ｄ 的调 制带 宽 减小 。为 改善 此 用 最大 化 ，并 实现 上下 行非 对称 数据 传输 。此 技术
已在照 明领域 广泛 使 用 ，现 阶段 Ｖ Ｌ Ｃ 系统也 大 都采
可见光通信及其关键技术研究
71在当今社会科技迅猛发展的今天,白光LED可见光通信技术的发展是推进我们国家社会建设的一项新兴行业,基于对白光LED可见光的通信技术的研究,我们深入的了解到通信技术发展中存在的问题,想要将白光LED可见光广泛的应用到通信技术发展上来,就需要不断的改进社会科技创新内容,充分的解决在通信技术发展中关于白光LED可见光在应用中所存在的各项问题,以此来完善我们国家社会经济建设改革的重要发展方向,推进社会经济前进的步伐。
1 白光LED可见光通信的使用关于白光LED可见光在通信技术发展中的运用,我们通过推进社会科技创新理念来不断的完善其作用,促进国家社会经济改革建设,坚持以科技创新理念作为推进白光LED可见光在通信技术革命中的重点发展内容,促进我们国家社会科技建设与发展。
1.1 白光LED可将光在技术方面的研究对于白光LED可见光在现实生活中的应用,需要不断完善社会科技建设,改进国家技术科学的发展理念,不断创新和改革社会经济的重要途径,以此来发展社会经济改革内容,推进在白光LED可见光在通信技方面上的改革。
此外,在白光LED可将光的用途在改进社会科技的同时,有为通信光源不断完善和创新的重要作用,同时具有高度的保密性以及不断完善通信技术在无频谱中使用的方向及限制,将白光LED可见光的优点充分的体现到社会科技建设中来,以此促进我们国家社会经济发展与创新。
对白光LED可见光在通信及其关键技术方面的研究和影响,将具有重要的改进完善作用,这是不断发展社会科技创新理念,完善社会经济发展目标的重要方式,同时实现当今社会经济发展的重要性能,对于通信技术发展的完善有着极为重要的促进功能,将白光LED可见光技术的改革充分的运用到通信技术发展的关键内容中,发展社会科技的全面领导作用,促进我们国家在整个社会经济发展建设中,不断的运用白光LED可见光使用的情况,以此来完善我们国家社会建设的重要方向。
1.2 改进白光LED可见光在通信科技为了改进白光LED可见光的发展方向,我们以绿色光源的发展作为首要任务,对白光LED可见光的通信技术的发展研究,将是实现社会经济改革发展的重要前进方向。
室内可见光通信系统关键技术研究共3篇
室内可见光通信系统关键技术研究共3篇室内可见光通信系统关键技术研究1室内可见光通信系统关键技术研究引言随着移动互联网的飞速发展，无线通信技术不断升级，人类社会已经进入一个高速、精准和大数据时代。
可见光通信作为新一代无线通信技术的代表，因其无线电波接口被业界广为关注。
它可以应用在各种领域，例如室内定位、室内环境监测、可穿戴设备和智能家居等。
而在可见光通信系统中，关键技术研究也成为研究的热点。
本文将分析其中的关键技术研究内容。
室内可见光通信系统的工作原理可见光通信是利用室内照明灯具发射的可见光与移动终端通信的一种新兴通信方式。
可见光通信系统是由智能LED照明系统、光调制、信道传输和信号接收等技术模块组成。
数字信息通过模块化的方法嵌入到LED照明灯光中，通过可见光通信系统向各个终端发送和接收数据。
研究中的关键技术要解决的问题是，如何确保高速传输、稳定性和安全性等。
可见光通信关键技术1. 光调制技术光调制技术是指将要传输的信息信号嵌入到高速闪烁的LED灯中。
光调制技术可以分为两大类：强度调制和色度调制。
在强度调制中，灯的亮度被调制以表示高低电平；在色度调制中灯的颜色被调制以表示高低电平。
为了增加传输带宽和纠错性能，复合调制方案已被广泛研究和应用。
2. 光解调技术在可见光通信系统中，采用光解调器进行信号解码。
光解调能够识别和恢复传输的数据，并将其转化为数字信号，以进行后续的数据处理。
目前，常用的光解调方案包括时间域解码、频域解码和混合域解码等。
3. 光信道传输技术光信道传输技术是指利用可见光通信传输信息时需要用到的传输径路。
在可见光通信中，灯具的位置选择、衰减补偿、信噪比增强、干扰消除都是传输质量需要考虑的问题，通常采用改进波束调制技术、多路复用技术、OFDM技术、MIMO技术以及信号增强技术等。
4. 安全保密技术随着人们对可见光通信技术的广泛应用和普及，信息安全问题也日益成为人们关注的焦点。
如何保证可见光通信的信息安全，是研究的一个重要问题。
基于白光LED的室内可见光通信系统研究
基于白光LED的室内可见光通信系统研究一、概述随着科技的飞速发展和人们生活水平的提高，无线通信技术在日常生活中扮演着越来越重要的角色。
传统的无线通信系统，如无线电和微波通信，在频谱资源日益紧张的情况下，面临着巨大的挑战。
为了寻找新的通信频段和方式，可见光通信（Visible Light Communication，VLC）技术应运而生，成为近年来研究的热点。
可见光通信是一种利用可见光波段进行信息传输的无线通信技术。
其基本原理是将信息编码后调制到高速闪烁的可见光信号上，通过光线的直射、反射或散射传输信息，接收端通过光电探测器将光信号还原为电信号，进而实现信息的传递。
由于可见光通信使用的是人眼可见的光谱范围，因此它具有频谱资源丰富、无需申请频谱使用权、保密性强、节能环保等诸多优势。
在室内环境下，基于白光LED（发光二极管）的可见光通信系统研究更是受到了广泛关注。
白光LED作为一种高效、节能、环保的光源，已经被广泛应用于照明领域。
将通信功能与照明功能相结合，不仅可以实现照明与通信的双重功能，还能有效降低通信系统的成本和维护难度。
由于室内环境相对封闭，光线传输路径相对固定，因此基于白光LED的室内可见光通信系统具有更高的通信质量和稳定性。
本文旨在研究基于白光LED的室内可见光通信系统的关键技术、性能优化及应用前景。
通过对系统架构、信号调制与解调、信道编码、光源与光电探测器选择等关键技术的深入分析，探讨提高系统传输速率、增强系统抗干扰能力、降低系统能耗的有效方法。
同时，结合实际应用场景，对基于白光LED的室内可见光通信系统的性能进行评估和优化，为其在未来的智能家居、物联网等领域的应用提供理论支持和实践指导。
1. 研究背景：介绍可见光通信技术的发展历程，阐述白光LED 在室内通信中的潜在应用价值。
随着信息技术的飞速发展，无线通信技术在人们的日常生活中扮演了越来越重要的角色。
随着无线通信设备的日益增多，无线电频谱资源变得越来越紧张，传统的无线通信技术在满足日益增长的数据传输需求时面临巨大的挑战。
第10章可见光通信
同年9月，珠海华策集团斥巨资20亿元研究LED白光通信；12月，重庆成为可见 光通信技术推广应用试点城市。
10.2 短距离可见光通信标准化
2007年，日本电子信息技术产业协会(JEITA) 发布了 JEITA CP1221 《可见光通信系统》 与 JEITA CP-1222 《可见光 ID 系统》， 是世界首次颁布的 VLC 标准。
2008 年，美国 IrDA 和 VLCC 合并致力于下一代自由空间光通信技 术标准制定，2009 年 VLCC 扩展了 IrDA 物理层并发布 《IrDA/可见 光通信物理层技术要求》v1.0版，规范传输速率4Mb/s。
同年，IEEE 802.15 TG7 成立，致力于 VLC 标准化工作，于2011 年发布“IEEE Std 802.15.7 TM-2011 使用可见光的短距离无线光通 信”v1.0版。
PHYⅡ工作在高频段内，数据速率较高（1.25~96Mb/s），与PHYⅠ调制方式相 同。PHYⅡ时钟频率小于120MHz，适合响应速度快的 LED，可快速解码恢复数 据。因此，PHYⅡ适合以短帧形式近距离发送，如手机。
PHYⅢ与 PHYⅡ占据相同的高频段，数据速率高（12~96Mb/s），采用CSK调 制，支持多光源带宽。CSK 根据光带 ID 号将数据调制在不同波长的光波上并行 传输，提高光谱利用率。因此，PHYⅢ仅工作在RGB型LED 器件下，与 PHYⅡ 共存且互不影响。 PHYⅢ时钟频率小于24MHz，适合短帧发送，用于室内。
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LUO Hong-tu 1，2, CHEN Chang-ying ,1，2 FU Qian ,1，2 ZHAO Hui-shan 1，2,MO Chen-xiao 1，2 (1. Key Laboratory of Optoelectronic Information and Sensing Technologies of Guangdong Higher Education Institutes, Jinan University, Guangzhou 510632, China; 2. Department of
调制带宽是衡量 LED 的调制能力的参数，关系到 LED 在无线光通信中的数据传输速度大小[5]。 其定义 是在保证调制度不变的情况下，当 LED 输出的交流光 功率下降到某一低频参考频率值的一半时(-3dB）所对 应的频率。 从微观结构分析，影响白光 LED 高速调制 有两个因素：载流子寿命和结电容。 LED 因受两者的 限制，其调制的最高频率通常只有几十兆赫兹，从而 限制了 LED 在高比特速率系统中的应用。 但是，通过 合理设计和优化驱动电路，LED 也可以用于高速通信 系统。
室内 VLC 系统的 一种典 型 设 计[4]如 图 1 所 示 ：由 终端、可见光通信适配器、可见光通信集线器、白光 LED 光源、光电探测器及相应信号处理单元组成。 系 统分为前向链路和反向链路两部分，每部分都包括了 发射和接收部分。 发射部分主要由白光 LED 光源和相 应信号处理单元组成，而接收部分主要由光电检测器 和相应信号处理单元组成。
Photoelectric Engineering, Jinan University, Guangzhou 510632, China)
Abstract: The visible light communication (VLC) utilizing the white LEDs is a kind of optical wireless communication characterized by high emission power rate, don't take up radio spectrum, no electromagnet interference, no electromagnetic radiation and energy-saving, etc. In VLC system, white LEDs are used not only as the illuminator in the rooms, but also as the source of the communication system. This paper describes the development of VCL, introduces indoor visible light communication system based on white LED. Key techniques are analyzed to improve the whole performance of the indoor visible light communication system, providing a better basis for the further research. Key words: white LED; indoor visible light communication ; channel coding; OFDM; diversity reception
国内对基于 白光 LED 的可见 光通信研究 起步较 晚。 2006 年，暨南大学的陈长缨、胡国永等提出基于白 光 LED 照明光源 的室内无线 通信 技 术[3]，设 计 并 实 现 了点对点的通信系统。 该系统通信距离为 20cm，能够 在 10MHz 的传输速率 下 ，保 证 频 率 调 制 （FM）信 号 的 正确传输。 2008 年，该研究组在前期工作的基础上，利 用白光 LED 阵列光源解决了前期系统通信距离短、无 法达到照明要求等问题，实现了实用照明的室内可见 光通信系统。 系统性能得到了很大程度的提高，成功 实现 4Mb/s 带宽的数字视频信号传输， 信号传输距离 超过了 2.5m。 1.1 室内可见光通信系统介绍
收 稿 日 期 ：2010-10-15 。 基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金资助。 作 者 简 介 ： 骆 宏 图 （1986- ），男 ，硕 士 生 ，主 要 研 究 方 向 为 光 通 信 技 术 。
射、节约 能源等优点[2]。 目前，可见光通信技术已经成 为多个国家研究的热点，尤其引人关注的是日本成立 的“可视光通信联盟”和美国斥资 1.85 亿美元为期 10 年的“智能照明”项目。 现阶段，可见光通信大多处于 实验阶段，虽然整体系统已有实现，但离实用阶段还 有一定的距离，系统的各项性能有待进一步提高。
OFDM 是 一 种 应 用 于 无 线 环 境 下 的 高 速 传 输 技 术，具有很强的抗多径能力，已经在高速无线光通信 中获得了广泛应用。 早在 2001 年，日本庆应大学中川 研究室就提出了为提高传输的数据率，在 VLC 中引入 OFDM 调制方式的必要性。 OFDM 技术的主要思想：在 频域内将所给信道分成多个正交子信道，在每个子信 道上使用子载波进行调制， 并且各子载波并行传输。
由于实现简单，VLC 系统大多设计成光强度调制/ 直接探测系统。白光 LED 高速调制驱动电路图设计如 图 2 所示。 该设计能够达到抑制电磁干扰、噪声干扰、 温漂，以及光功率补偿等目的，可以用于数字视频信 号源码流传输。 晶体管 BG1 和 BG2 组成发射极耦合 式 开 关 ，BG3 和 稳 压 二 极 管 Dz 组 成 恒 流 源 电 路 ， 为 LED 支路提供稳定的驱动电流。 由于该电路超越了线 性范围工作，即使输入端过激励时，其仍没有达到饱 和，所以开关速率更高，理论上可传输 300Mb/s 以上的 数字信号。 1.2.2 白光 LED 照明光源布局设计
輩輴訛
2011 年第 2 期
其他
用白光 LED 的高速无线通信系统，但是最大传输距离 仅为 20cm 左右。 2008 年，美国政府资助成立“智能照 明”项目。 它是一个投资 1.85 亿美元为期 10 年期的计 划，涉及多家学院的 30 多位大学研究人员，包括伦斯 勒理工学院(RPI)、波士顿大学和新墨西哥大学。
单个 LED 发光强度和发光功率都比较小，为了同
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图 1 室内可见光通信的无线局域网系统
可见光无线集线器是可见光通信网络中的核心 组成部分，接收来自终端用户的信息，同时分时段地 将接收到的信息通过主光源以广播的方式发送出去。 可见光通信适配器包括了前向链 路的白光 LED 光 源 和反向链路的光电接收器， 集合了发射和接收功能， 负责将终端用户的信息调制成光信号和接收来自反 向链路的光信号。 天花板上安装的光电检测器接收来
骆宏图，陈长缨，傅 倩，等：白光 LED 室内可见光通信的关键技术
自用户的光信号，并转换成电信号送入可见光通信集 线器。 电信号经过可见光通信集线器的简单处理后， 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发给自己 的信息解调出来送入终端用户，实现了局域网内的无 线通信。 1.2 关键技术研究 1.2.1 高速调制驱动电路设计
1 室内可见光通信技术
日本是可见光通信技术研究的先行者， 尤其以 KEIO 大学的研究者 Tanaka、Komine 和 Sugiyama 为代 表率先开展了一系列基础性的理论研究。 2000 年，他 们提出了利用 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的思想，在接下来的几年里展 开了多项研究分析。 2008 年， 太阳诱 电株式会社 在 “2008 年日本电子高新科技博览会” 上现场演示了采
图 2 高速调制驱动电路
2011 年第 2 期
輩輵訛
其他
骆宏图，陈长缨，傅 倩，等：白光 LED 室内可见光通信的关键技术
时实现室内照明和通信双重功能，LED 照明光源应设 计为多个白光 LED 组成的阵列。 为满足 基本照明需 求，在系统设计中应首先考虑室内光照度的分布。 要 使通信效果达到最优，必须根据房间的大小以及室内 设施不同合理布局， 使房间内的光强分布大致不变， 尽量避免盲区（光照射不到的区域）的出现。 由于行 人、设备等的遮挡，会在接收机表面形成“阴影”，影响 通信性能。 对照明来讲，室内安装的照明灯越多，可以 降低“阴影”效应，使得接收功率大大增加，但多个不 同的光路径会使得 ISI 越严重。 因此，在达到室内照 明标准的同时也要考虑 ISI 的影响，合理安排 LED 阵 列 光 源 的 布 局 尤 为 关 键[6]。 1.2.3 信道编码技术
其他
中文核心期刊
白光 LED 室内可见光通信的关键技术
骆宏图 1，2，陈长缨 1，2，傅 倩 1，2，赵惠珊 1，2，莫晨晓 1，2
（1.光电信息与传感技术广东普通高校重点实验室（暨南大学），广州 510632； 2.暨南大学 光电工程系，广州 510632）
摘 要：可见光通信是一项新兴基于白光 LED的无线光通信技术，具有发射功率高、不占用无线电频谱、 无电磁干扰、无电磁辐射和节约能源等优点，能够同时实现照明和通信的双重功能。阐述了可见光通信 技术的发展动态，介绍基于白光 LED的室内可见光通信系统，并对提高系统整体性能的若干关键技术进 行了研究讨论，为白光 LED室内可见光通信系统进一步研究提供依据。 关键词：白光 LED；室内可见光通信；信道编码；正交频分复用；分集接收 中图分类号：TN919 文献标识码：A 文章编号：1002-5561（2011）02-0056-04
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