淺談LED可見光通信技術作無線通信的應用

許亞迪 張路瑩 山東科技大學

20世紀60年代初LED發光二極管的發明，LED燈的使用開始普及千家萬戶，隨后科學界對全光通信技術的使用邁進了關鍵性的一步，相關產品相應產生。白光LED因具有轉換效率高、高亮度、穩定性高、能量損耗低和使用壽命長等一些列優良特性，可應用于物聯網，遠程通信等領域。在二十一世紀，無線通信方式將會踏足多個領域，比如手機，互聯網等領域，人們可以隨時隨地的通過身上的電子設備實現無線通信。本文主要介紹LED可見光通信相關技術的實現。

1 可見光通信的概述

LED可見光通信技術是LED燈光照明技術和無線光通信技術相結合產生的一種新型通信技術。白光LED燈在提供高強度照明的同時，以其高強度的頻率響應提供大容量無線通信，這種頻域響應可完全由LED光源調節和發送。同時，LED可見光無線通信技術可以利用可見光來充分拓展頻譜資源，可見光的波長在400～800nm，即在紅外線和紫外線之間。充分的頻譜資源，為可見光通信提供了一種傳輸容量大，不受射頻電磁干擾，安全，節能的通信方式。作為無線射頻通信方式的補充，可見光通信吸引了全世界范圍的目光。

2 研究現狀和相關技術

2.1 研究現狀

近幾年，隨著室內照明設備的不斷進步，將光照裝置與通信裝置相結合的VLC技術越來越受到人們的重視。VLC技術也不斷的步入家庭生活和工業生產中，各種基于VLC技術所設計的通信系統也相應而生，如基于車燈的車車之間距離測算系統。多數情況下，系統的設計大部分為單向信號傳輸，在一些特殊情況下需要提供雙向信號傳輸，雙向信號傳輸與單向信號傳輸相比，更為復雜，需要對通信時段進行分區通行。多數情況下，將無線紅外通行和可將光通信相結合，可有效的避免所出現的問題。同時，國家的重視發展可見光通信技術，頒布了《“十二五”國家科技計劃信息領域2013年備選項目征集指南》。由此可見，可將見光通信技術的發展前景更為樂觀。

2.2 相關技術

在可將光通信系統中我們可以將簡單的將光通信裝置分成以下幾部分：（1）可見光光源。可將光光源是可將光系統的發射基站，進行信號的輸出。與普通的燈光相比，可見光光源需要進行高速開關控制，而LED可支持高頻閃爍，并且LED擁有更高的亮度、更長的壽命，所以LED更適合作為可見光光源。（2）光敏元件。光敏元件是信號的接受器，用來接收和捕獲燈光光源所發出的信號。光敏器件一般選用光敏二極管，光敏二極管成本較低，而且調制帶寬也滿足室內可見光的要求。（3）調制調器技術。在可見光通信是一項十分關鍵的技術，其工作方式是將捕獲到的信號跟據光特征進行調制解調。為了盡可能的提高數據傳輸速度，需要附加額外的設備來緩解系統帶寬受物理器件限制的影響。目前，可見光通信中應用的調制技術有開關鍵控制、脈沖唯一調制等。（4）信道編譯碼技術。編譯碼技術是將所發送的數據進行信號化處理，變成連續的信號，同時在接收端將發送的信號進行翻譯。在可見光同信中，所帶數據信號往往會受的外界光源的干擾，如果干擾信號較多，會造成信息傳輸錯誤。現在解決的方法是參入一些糾錯碼進行差錯控制。

2.3 目前所存在的狀況

雖然可見光通信技術發展迅猛，并且擁有較高的優越性，但可見光通信技術仍然有很多的不足之處。光通信受外部條件影響較大，需要固定的通信場景，例如傳送光線不能夠被阻擋，因為光線不具有穿透能力。同時，傳送的波長長短也是問題，太短容易導致受散射、反射、多徑等問題。

3 可見通信技術的應用前景

可見光通信技術作為一種新興技術，雖然其仍處于開發階段，其潛在的價值收到了世界各地的關注。應用前景更為廣闊。

（1）在家用使用上面，LED作為一種常用的照明設備，可在家庭中同時作為一種無線通信設備，控制家庭的整個通訊網絡。在室內可供照明的位置，將燈控作為一個基端，將家用電器以及相關的安全防備設備等進行控制，組成照明、通信和控制的系統。

（2）在射頻輻射敏感上面，由于工業生產中，一些設備具有較強的輻射，對工人的身體造成傷害，可見光的使用可以有效的減小危害程度。同時，在深海通信領域，無線電頻率無法在水下有效的傳輸，造成數據流失的等問題，利用用見通信可以有效的避免這種問題，能夠探測深海能源和災害預防等情況。

（3）在信息安全上面，由于政府、銀行等行業需要信息保密度較高，傳統的射頻無線通信保密性較差，可見光不能夠繞墻傳送，具有較高的保密性，開發潛力巨大。同時，可見光通信可以實現單點之間的傳輸，對手機上的安全識別有了進一步的保障。

（4）在視覺信號上面，燈光通信可以由不同色彩的信號的組成，通過信號燈顏色的變換給人們提供信號，將數據和信號燈相結合能夠更好的管理交通通行。可以將交通信號的變化信號以數據的形式傳遞給通行車輛，更好的緩解交通出行。

4 總結

LED可見光通信作為一種新型通信技術，應用前景廣泛，具有巨大的開發價值，受到國家和科研機構的關注。本文對可見光通信技術的發展現狀和前景使用做了初步的分析和展望，可以在今后的研發中更進一步。