vlc可见光通信技术课件.

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1、第10章可见光通信技术10.1可见光通信技术概述10.2可见光通信系统的组成10.3白光LED光源的基本特性10.4可见光通信的关键技术10.5LED白光室内可见光通信的发展趋势10.1可见光通信技术概述10.1.1可见光通信技术发展简史可见光通信（VLC:VisibleLightCommunication）的起源最早可追溯到19世纪70年代，当时AlexanderGrahamBell提出采用可见光为媒介进行通信，但是当时既不能产生一个有用的光载波，也不能将光从一个地方传到另外一个地方。到1960年激光器的发明，光通信才

2、有了突破性的发展，但研究领域基本上集中在光纤通信和不可见光无线通信领域。直到近几年，被誉为“绿色照明”的半导体(LED)照明技术发展迅猛，利用半导体(LED)器件高速点灭的发光响应特性，将信号调制到LED可见光上进行传输，使可见光通信与LED照明相结合构建出LED照明和通信两用基站灯，可为光通信提供一种全新的宽带接入方式。10.1可见光通信技术概述10.1.1可见光通信技术发展简史随着白光LED的迅速发展，可见光通信也逐渐发展起来。欧洲，2009年，牛津大学利用均衡技术实现了100Mbit/s的通信速率；2010年，牛津

3、大学利用多MIMO和OFDM，实现了220Mbit/s的传输速率，同年，德国HeinrichHertz实验室达到了513Mbit/s的通信速率；2011年，德国HeinrichHertz实验室：利用色光三原色(RGB)型白光LED以及密集波分复用(WDM)技术实现了803Mbit/s的通信速率。10.1可见光通信技术概述10.1.1可见光通信技术发展简史日本，2000年，中川研究室进行了可见光通信的可行性分析。2002年，中川研究室对光源属性、信道模型、噪声模型、室内不同位置的信噪比分布等做了具体分析。2003年，在中川

4、正雄的倡导下，日本可见光通信联合体成立。直到现在，中川研究室开发出基于可见光通信的超市定位及导航系统，而且是面向商业化的产品。中国，2006年，北京大学：首次提出了基于广角镜头的宽视角可见光信号接收方案，并进行了一系列的理论和实验工作。2010年，北京大学：实现了5个频道的广播，在6m的工作距离下实现了3Mbit/s的通信速率。2013年，复旦大学：离线最高单向传输速率达到3.7G，实时系统平均上网速率达到150M。10.1可见光通信技术概述10.1.2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

5、。室外LED可见光通信技术目前主要应用在智能交通系统(ITS：IntelligentTransportationSystems).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.10.1可见光通信技术概述10.1.3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。10.1可见光通信技术概述10.1.3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

6、辐光源有发光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。10.2可见光通信系统的组成VLC作为一种无线的光通信方式，其系统包括下行链路和上行链路两部分。下行链路包括发射和接收两部分。10.2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

7、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。10.2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

8、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