一種使用光通信式圖像傳感器的新型汽車通信系統

一種使用光通信式圖像傳感器的新型汽車通信系統

作為下一代新型的車與外界通信技術（V2X），使用發光二極管發射器和攝像頭接收器的可見光通信系統正在被深入研究。汽車之間通過光信號，能夠隨時隨地相互通信和聯系。目前，光通信式圖像傳感器已經被原型化，基于此的攝像頭接收器在車—車通信系統中能夠實現10MB/s的傳輸性能。本文介紹的新型汽車通信系統，通過引入光正交頻分復用技術，實現5倍以上的高數據率，其最大數據傳輸率達到54MB/s。光的正交頻分復用技術是實現高數據率傳輸的一種調制方案，由于光信號的特點使其傳輸的信號必須為非負信號。此外，頻率響應特性和電路噪聲也得到了充分考慮。

由頻率響應特性發現頻響隨頻率增大持續下降，所以通過增大信號帶寬來實現高數據傳輸率變得困難，需要選擇合適的帶寬來滿足通信性能要求。除高頻衰減特性外，電路所產生的噪聲也會影響通信性能。由于基于圖像傳感器的通信系統具有使多個源空間分離的能力，所以外界光線和反射光線不是主要的噪聲源，其具有系統本身結構所引起的噪聲源。圖1為噪聲的頻譜，由圖可發現其窄帶噪聲在12MHz，并可觀察到低頻噪聲分量，這些噪聲由電路產生，來獲得陰暗圖像或者被標記的圖像，但是它們也會干擾接受到的信號。

為了實現高數據傳輸率，考慮系統和發光二極管特性，選擇合適的信號處理參數值。通過研究發光二極管的正向電流，發現其最小和最大電流限已確定，且平均正向電流基于額定電流已設定好，所以決定使發光二極管還是作為光源工作與系統中。然后基于通道容量來選擇正比例常數和信號帶寬的參數值，最后確定正比常數為3，帶寬為30MHz。最后將比特加載應用于正交頻分反復用中。

圖1 輸出信號噪聲頻譜

刊名：IEEE Photonics Journal（英）

刊期：2016年第8期

作者：Yuki Goto

編譯：羅鈞夫