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1、n基于LED的室内可见光通信系统摘要:可见光通信技术是一种新兴的无线光通信技术,随着白光LED的发明及应用,可见光通信技术得到了良好的发展。白光LED不仅可以提供室内照明,而且可以应用到无线光通信系统中满足室内个人网络需求。在照明方面,白光LED的节能、环保等特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。与此同时,白光LED又具有响应时间短,加之其具有高速调制特性,可以设计出基于白光LED的室内可见光无线通信系统。由此设计出的基于白光LED的室内可见光无线通信系统,与传统的红外和无线电通信相比,具有发射功率高、
2、无电磁干扰和无需申请频谱资源等优点。论文主要对基于白光LED的室内可见光通信系统进行了研究。本文对白光LED的结构及发光原理,以及在其用作通信光源时的伏安特性、电光转换特性和光谱特性等物理特性做了较深入的分析。对白光LED用作通信时的辐射模式、光子出射机理及其数学模型等辐射特性做了理论上的探讨进而研究了通信系统的通信信道,对通信链路的构成进行了分析,给出了一种基于水平亮度和接收功率的光源布局方式。根据国际化标准,普通办公室照明要求光照度为300lx-1500lx。通过分析,本文给出的光源布局方式设计合理,符...关键词:白光LED;无线
3、通信;可见光通信;无线光通信TheVisibleLightCommunicationSystemBasedonLEDAbstract:Visiblelightcommunicationtechnologyisanemergingwirelessopticalcommunicationtechnology.ThevisiblelightcommunicationtechnologyhasagooddevelopmentwiththeinventionandapplicationofLEDwhitelight.WhiteLEDcannoto
4、nlyprovideindoorlighting,butalsocanbeappliedtowirelessopticalcommunicationsystemnetworktomeettheindividualneedsoftheindoor.Inthelighting,whiteLEDhasenergy-saving,environmentalprotectionandotherfeatures,thatfluorescent,incandescent,andot...Keywords:WhiteLED;wirelesscommun
5、ication;Visiblelightcommunication;wirelessopticalcommunication1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”上现场演示了采用自光LED的高速无线通信系统.但是最大传输距离仅
6、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lO年期的计划,涉及多家学院的30多位大学研究人员,包括伦斯勒理丁学院(RPI)、波士顿大学和新墨西哥大学。国内对基于自光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,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
7、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室内VLC系统的一种典型设计如图l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。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
8、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自光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