利用LED構(gòu)建的可見光通信系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)明顯

一篇發(fā)表在《Electronics》的論文引起廣泛關(guān)注，研究人員利用實(shí)驗(yàn)演示了以LED為發(fā)射器和接收器的全雙工LED－to－LED VLC可見光通信系統(tǒng)的調(diào)制方案，通過波長(zhǎng)依賴性和誤碼率等性能比較，結(jié)果表明VLC相對(duì)于傳統(tǒng)的射頻無(wú)線通信優(yōu)勢(shì)明顯。

可見光通信（VLC）又稱為nm波通信，是一種利用380～740nm的可見光光譜作為信息載體的通信技術(shù)。而由于LED具有高效能、長(zhǎng)壽命和快速響應(yīng)等特性，比其他可見光源更適合無(wú)線通信。

與傳統(tǒng)的射頻（RF）無(wú)線通信相比，VLC具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：

◆VLC擁有約400THz的非授權(quán)帶寬，頻譜資源豐富。

◆VLC容易實(shí)現(xiàn)，只需加裝一個(gè)微控制器便可以利用現(xiàn)有的LED設(shè)備構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)。

◆VLC采用的是可見光作為載體，不會(huì)對(duì)其他電子設(shè)備造成電磁干擾。

◆VLC鏈路可以輕松設(shè)置10Gb／s以上的高速通信鏈路。

因此，有關(guān)VLC的研究已經(jīng)廣泛開展，其中包括針對(duì)IEEE 802.15.7 VLC標(biāo)準(zhǔn)的制定。在本次實(shí)驗(yàn)中，研究人員通過測(cè)量發(fā)射器和接收器LED顏色的上升時(shí)間和信噪比（SNR），總結(jié)了LED－to－LED VLC的性能對(duì)發(fā)射器和接收器LED波長(zhǎng)的依賴性。

在以往的研究里面，開關(guān)鍵控（OOK）是光通信中最簡(jiǎn)單、最傳統(tǒng)的調(diào)制方法，具有復(fù)雜度低、實(shí)現(xiàn)足夠帶寬等優(yōu)點(diǎn)。IEEE 802.15.7 VLC標(biāo)準(zhǔn)中提出了脈沖位置調(diào)制（PPM）來支持調(diào)光，PPM是另一種調(diào)制方案，可以實(shí)現(xiàn)比OOK更高的功率效率。但是，PPM需要更復(fù)雜的系統(tǒng)和帶寬消耗。

而正交頻分復(fù)用（OFDM）是一種多載波調(diào)制方案，表現(xiàn)出較高的頻率效率，還可以通過高頻子載波發(fā)送數(shù)據(jù)，使系統(tǒng)對(duì)其他照明光源的低頻環(huán)境光具有很強(qiáng)的魯棒性。為了克服LED轉(zhuǎn)LED VLC中數(shù)據(jù)速率低、易受其他照明光源影響的缺點(diǎn)，研究人員通過最佳的LED顏色集設(shè)置，在全雙工LED－to－LED VLC實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用了正交幅度調(diào)制（QAM）和直接電流偏置光正交頻分復(fù)用（DCO－OFDM）調(diào)制方案。

此外，研究人員還分析了全雙工LED－to－LED VLC系統(tǒng)中的失真和信號(hào)損耗。在全雙工LED－to－LED VLC系統(tǒng)中，采用32－QAM DCO－OFDM調(diào)制和反向偏置電路，實(shí)現(xiàn)了49 kbps的最大數(shù)據(jù)速率，誤碼率＜2.5×10^－4。他們相信，LED－to－LED VLC技術(shù)將為VLC技術(shù)的廣泛普及做出貢獻(xiàn)。