可見光通信技術的發展趨勢

摘 要依托LED光源的快速調制特征，可達成集照明、通信于一體的可見光通信。文章通過闡述可見光通信技術，分析可見光通信關鍵技術，對可見光通信技術應用前景展開探討，旨在為如何促進可見光通信技術有序健康發展研究適用提供一些思路。

【關鍵詞】可見光通信技術 發展 應用前景

依托LED光源的快速調制特征，可達成集照明、通信于一體的可見光通信。可見光通信關鍵技術是基于對三維融合的達成，將芯片模塊加在LED燈電路中，進而實現無線路由器、通信基站以及GPS等功能。相較于傳統技術，可見光通信技術憑借其可利用頻帶寬、安全性高，無電磁干擾，無需頻段許可授權等優勢，為新型多媒體通信發展提供了可靠保障。由此可見，對可見光通信技術的發展趨勢開展研究，有著十分重要的現實意義。

1 可見光通信技術概述

可見光通信技術是借助LED發出高速明暗閃爍信息以實現信息傳遞，LED每秒閃爍速可達數百萬次。可見光通信技術是移動系統的一種補充接入方式，有著極為豐富的頻率資源，可為用戶提供豐富的無線頻譜，實現在電磁信號敏感或電磁受限前提下的便捷使用。可見光通信系統，如圖1所示，以LED照明設備對無線局域網基站進行取代，無需再裝置任何其他基礎設施。僅需在LED照明范圍內，便可達成不間斷高速數據傳輸，速率在每秒數十兆到數百兆之間，其光譜寬可達到無線電頻譜寬的萬倍以上。除此之外，可見光通信系統有著十分可靠的安全性，僅需拉上遮光簾，便可防止出現信息泄漏情況。

2 可見光通信關鍵技術相關研究

2.1 發光二極管個數

可見光通信系統中，技術人員往往將發光二極管裝置于房間陽光最大輻射角處，以盡可能對房間各個角度進行覆蓋。然而受行人遮擋影響，光源接收機表面極易產生陰影，進而對可見光通信成效造成不利影響，為了防止引發該種情況，技術人員應當盡可能降低陰影的影響。對于房建照明而言，照明燈越多，則房間亮度越高，照明效果越顯著，同時光源接收功率也越大。陰影影響得到消除，然而可見光通信系統性能依舊未得到顯著改善，這是因為受光源存在一定差異影響，形成的光路徑便會不同，并且不同光路徑還會產生各種程度的碼間干擾。由此表明，伴隨發光二極管燈數量的增多，碼間干擾水平會不斷升高。倘若系統碼率為1000Mbps，則可將發光二極管數量調節為約3個。

2.2 接收機選擇技術

無線通信技術離不開光源發射機、碼速率接收機的有力支持，主要原因在于發射機要發揮有效照明作用，所以其必須要獲取充足的輻射角度。倘若發射機調頻角度不足40°，則室內必將出現某些盲區；而倘若調頻角度過大，則接收信噪比便會出現一定降低情況，因而，技術人員可見光通信系統研究中，往往將調頻角度選取范圍調節至約45°。

2.3 各個光路下的ISI

因發光二極管大多裝置于室內天花板上，并且由若干個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，盡可能在一個房間內部裝置多個發光二級管燈。可見光通信系統中，可通過兩種方法達到縮減ISI的目的，一種為：將NRZ碼轉化為RZ碼，另一種為：引入濾波裝置，進一步發揮縮減ISI影響的有效作用。除此之外，技術人員還可于各房間及時設置間隔防護層，進一步有效消除殘留ISI帶來的負面影響。

3 可見光通信技術應用前景

3.1 智能交通系統的信息傳輸

智能交通系統經由及時接收并發送有關交通運行狀況等相關信息，可達到減少交通擁堵、燃油消耗及交通事故等目的。圖像處理有助于行車人員開展交通信號燈識別、障礙物檢測等信息接收，屬于智能交通系統中的一項關鍵技術。可見光通信技術結合高速數據圖像傳感器在智能交通系統中有著十分可觀的應用前景。相關研究人員應用LED光及裝置于汽車上的高幀速、高分辨力攝像機開展路邊裝置與車輛相互間的通信，研究結果得出，這一系統可于車輛在30km/h行車速度，及在35m范圍內發出源自256個LEDs陣列組成光源發送來的數據的有效接受。

3.2 可見光通信高速數據傳輸

大數據量，諸如高速信息流下載、高清視頻流傳輸等信息獲取，已然轉變成當今社會中必不可少的一部分。可見光通信技術可借助發散角度極小的關注開展數據傳輸，而可見光通信技術憑借其路徑傳輸損耗相對低的特征，使得高度帶寬的安全數據流接收、發送變得可實現。舉例而言，歐洲OMEGA工程推出了一種有著100Mb/s的4個高清數據流的可見光通信數據傳輸。采取正交頻分多路復用技術，經由若干個LED光源朝一定范圍內光電二極管探測裝置上開展數據傳輸。

3.3 可見光通信技術在航空領域的應用

可見光通信技術在航空領域的應用有著十分顯著的優勢。可見光LED在新一代商用飛機上得到廣泛推廣，依托可見光通信對原本電纜、光纜予以取代，可促進縮減重量和體積、減少成本及減輕電磁干擾等，波音商用飛機平臺便在推進未來無限光網絡方案的研究。

4 結束語

總而言之，集照明、通信于一體的可見光通信有望取代單一功能的通信系統發展成室內無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。然而，可見光通信技術發展依舊面臨著諸多問題。鑒于此，相關人員務必要不斷鉆研研究、總結經驗，全面分析可見光通信技術原理，清楚認識可見光通信關鍵技術，強化對可見光通信技術的科學合理應用，積極促進可見光通信技術的有序健康發展。

參考文獻

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作者簡介

魏訪（1976-），女，湖北省武漢市人。大學本科學歷。現為武漢職業技術學院電信學院副教授。研究方向為光電子信息技術，通信技術。

作者單位

武漢職業技術學院電信學院 湖北省武漢市 430074endprint