可見(jiàn)光通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

摘 要依托LED光源的快速調(diào)制特征，可達(dá)成集照明、通信于一體的可見(jiàn)光通信。文章通過(guò)闡述可見(jiàn)光通信技術(shù)，分析可見(jiàn)光通信關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)可見(jiàn)光通信技術(shù)應(yīng)用前景展開(kāi)探討，旨在為如何促進(jìn)可見(jiàn)光通信技術(shù)有序健康發(fā)展研究適用提供一些思路。

【關(guān)鍵詞】可見(jiàn)光通信技術(shù) 發(fā)展 應(yīng)用前景

依托LED光源的快速調(diào)制特征，可達(dá)成集照明、通信于一體的可見(jiàn)光通信。可見(jiàn)光通信關(guān)鍵技術(shù)是基于對(duì)三維融合的達(dá)成，將芯片模塊加在LED燈電路中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)無(wú)線路由器、通信基站以及GPS等功能。相較于傳統(tǒng)技術(shù)，可見(jiàn)光通信技術(shù)憑借其可利用頻帶寬、安全性高，無(wú)電磁干擾，無(wú)需頻段許可授權(quán)等優(yōu)勢(shì)，為新型多媒體通信發(fā)展提供了可靠保障。由此可見(jiàn)，對(duì)可見(jiàn)光通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)開(kāi)展研究，有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 可見(jiàn)光通信技術(shù)概述

可見(jiàn)光通信技術(shù)是借助LED發(fā)出高速明暗閃爍信息以實(shí)現(xiàn)信息傳遞，LED每秒閃爍速可達(dá)數(shù)百萬(wàn)次。可見(jiàn)光通信技術(shù)是移動(dòng)系統(tǒng)的一種補(bǔ)充接入方式，有著極為豐富的頻率資源，可為用戶提供豐富的無(wú)線頻譜，實(shí)現(xiàn)在電磁信號(hào)敏感或電磁受限前提下的便捷使用。可見(jiàn)光通信系統(tǒng)，如圖1所示，以LED照明設(shè)備對(duì)無(wú)線局域網(wǎng)基站進(jìn)行取代，無(wú)需再裝置任何其他基礎(chǔ)設(shè)施。僅需在LED照明范圍內(nèi)，便可達(dá)成不間斷高速數(shù)據(jù)傳輸，速率在每秒數(shù)十兆到數(shù)百兆之間，其光譜寬可達(dá)到無(wú)線電頻譜寬的萬(wàn)倍以上。除此之外，可見(jiàn)光通信系統(tǒng)有著十分可靠的安全性，僅需拉上遮光簾，便可防止出現(xiàn)信息泄漏情況。

2 可見(jiàn)光通信關(guān)鍵技術(shù)相關(guān)研究

2.1 發(fā)光二極管個(gè)數(shù)

可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中，技術(shù)人員往往將發(fā)光二極管裝置于房間陽(yáng)光最大輻射角處，以盡可能對(duì)房間各個(gè)角度進(jìn)行覆蓋。然而受行人遮擋影響，光源接收機(jī)表面極易產(chǎn)生陰影，進(jìn)而對(duì)可見(jiàn)光通信成效造成不利影響，為了防止引發(fā)該種情況，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)盡可能降低陰影的影響。對(duì)于房建照明而言，照明燈越多，則房間亮度越高，照明效果越顯著，同時(shí)光源接收功率也越大。陰影影響得到消除，然而可見(jiàn)光通信系統(tǒng)性能依舊未得到顯著改善，這是因?yàn)槭芄庠创嬖谝欢ú町愑绊懀纬傻墓饴窂奖銜?huì)不同，并且不同光路徑還會(huì)產(chǎn)生各種程度的碼間干擾。由此表明，伴隨發(fā)光二極管燈數(shù)量的增多，碼間干擾水平會(huì)不斷升高。倘若系統(tǒng)碼率為1000Mbps，則可將發(fā)光二極管數(shù)量調(diào)節(jié)為約3個(gè)。

2.2 接收機(jī)選擇技術(shù)

無(wú)線通信技術(shù)離不開(kāi)光源發(fā)射機(jī)、碼速率接收機(jī)的有力支持，主要原因在于發(fā)射機(jī)要發(fā)揮有效照明作用，所以其必須要獲取充足的輻射角度。倘若發(fā)射機(jī)調(diào)頻角度不足40°，則室內(nèi)必將出現(xiàn)某些盲區(qū)；而倘若調(diào)頻角度過(guò)大，則接收信噪比便會(huì)出現(xiàn)一定降低情況，因而，技術(shù)人員可見(jiàn)光通信系統(tǒng)研究中，往往將調(diào)頻角度選取范圍調(diào)節(jié)至約45°。

2.3 各個(gè)光路下的ISI

因發(fā)光二極管大多裝置于室內(nèi)天花板上，并且由若干個(gè)LED組成，所以其有著十分大的表面積。為了使房間獲取極佳的通信效果，盡可能在一個(gè)房間內(nèi)部裝置多個(gè)發(fā)光二級(jí)管燈。可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中，可通過(guò)兩種方法達(dá)到縮減ISI的目的，一種為：將NRZ碼轉(zhuǎn)化為RZ碼，另一種為：引入濾波裝置，進(jìn)一步發(fā)揮縮減ISI影響的有效作用。除此之外，技術(shù)人員還可于各房間及時(shí)設(shè)置間隔防護(hù)層，進(jìn)一步有效消除殘留ISI帶來(lái)的負(fù)面影響。

3 可見(jiàn)光通信技術(shù)應(yīng)用前景

3.1 智能交通系統(tǒng)的信息傳輸

智能交通系統(tǒng)經(jīng)由及時(shí)接收并發(fā)送有關(guān)交通運(yùn)行狀況等相關(guān)信息，可達(dá)到減少交通擁堵、燃油消耗及交通事故等目的。圖像處理有助于行車(chē)人員開(kāi)展交通信號(hào)燈識(shí)別、障礙物檢測(cè)等信息接收，屬于智能交通系統(tǒng)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。可見(jiàn)光通信技術(shù)結(jié)合高速數(shù)據(jù)圖像傳感器在智能交通系統(tǒng)中有著十分可觀的應(yīng)用前景。相關(guān)研究人員應(yīng)用LED光及裝置于汽車(chē)上的高幀速、高分辨力攝像機(jī)開(kāi)展路邊裝置與車(chē)輛相互間的通信，研究結(jié)果得出，這一系統(tǒng)可于車(chē)輛在30km/h行車(chē)速度，及在35m范圍內(nèi)發(fā)出源自256個(gè)LEDs陣列組成光源發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)的有效接受。

3.2 可見(jiàn)光通信高速數(shù)據(jù)傳輸

大數(shù)據(jù)量，諸如高速信息流下載、高清視頻流傳輸?shù)刃畔@取，已然轉(zhuǎn)變成當(dāng)今社會(huì)中必不可少的一部分。可見(jiàn)光通信技術(shù)可借助發(fā)散角度極小的關(guān)注開(kāi)展數(shù)據(jù)傳輸，而可見(jiàn)光通信技術(shù)憑借其路徑傳輸損耗相對(duì)低的特征，使得高度帶寬的安全數(shù)據(jù)流接收、發(fā)送變得可實(shí)現(xiàn)。舉例而言，歐洲OMEGA工程推出了一種有著100Mb/s的4個(gè)高清數(shù)據(jù)流的可見(jiàn)光通信數(shù)據(jù)傳輸。采取正交頻分多路復(fù)用技術(shù)，經(jīng)由若干個(gè)LED光源朝一定范圍內(nèi)光電二極管探測(cè)裝置上開(kāi)展數(shù)據(jù)傳輸。

3.3 可見(jiàn)光通信技術(shù)在航空領(lǐng)域的應(yīng)用

可見(jiàn)光通信技術(shù)在航空領(lǐng)域的應(yīng)用有著十分顯著的優(yōu)勢(shì)。可見(jiàn)光LED在新一代商用飛機(jī)上得到廣泛推廣，依托可見(jiàn)光通信對(duì)原本電纜、光纜予以取代，可促進(jìn)縮減重量和體積、減少成本及減輕電磁干擾等，波音商用飛機(jī)平臺(tái)便在推進(jìn)未來(lái)無(wú)限光網(wǎng)絡(luò)方案的研究。

4 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，集照明、通信于一體的可見(jiàn)光通信有望取代單一功能的通信系統(tǒng)發(fā)展成室內(nèi)無(wú)線通信的重要組成成分，為受眾提供更便捷、更高效的信息服務(wù)。然而，可見(jiàn)光通信技術(shù)發(fā)展依舊面臨著諸多問(wèn)題。鑒于此，相關(guān)人員務(wù)必要不斷鉆研研究、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，全面分析可見(jiàn)光通信技術(shù)原理，清楚認(rèn)識(shí)可見(jiàn)光通信關(guān)鍵技術(shù)，強(qiáng)化對(duì)可見(jiàn)光通信技術(shù)的科學(xué)合理應(yīng)用，積極促進(jìn)可見(jiàn)光通信技術(shù)的有序健康發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介

魏訪（1976-），女，湖北省武漢市人。大學(xué)本科學(xué)歷。現(xiàn)為武漢職業(yè)技術(shù)學(xué)院電信學(xué)院副教授。研究方向?yàn)楣怆娮有畔⒓夹g(shù)，通信技術(shù)。

作者單位

武漢職業(yè)技術(shù)學(xué)院電信學(xué)院 湖北省武漢市 430074endprint