照明光通信系统综述报告.docVIP

照明光通信系统 1.引言 1 1.1研究背景及意义 1 1.2国内外研究现状 1 2.整体系统实现方式 2 2.1收发端结构设计 2 2.2发射端系统结构 3 2.2.1 LED 驱动设计 4 2.2.2发射端设计 4 2.3接收端系统设计 5 2.3.1光电检测器选择 6 2.3.2前置放大器设计 6 2.3.3主放大电路设计 6 2.4整体电路设计 7 3.性能分析及方法 8 3.1阵列光源的布局设计 8 3.2信噪比 10 3.3多径效应与背景光干扰 11 3.3.1 多径效应分析 11 3.3.2背景光干扰分析 13 4.改善系统性能的主要技术 13 4.1均衡技术 13 4.2正交频分复用技术 13 4.3调制解调方案 14 4.4分集接收技术 15 4.5信道编码技术 16 5与光纤通信的不同点 17 6.照明光通信系统的应用 18 7.现阶段存在的问题 18 摘 要 可见光通信技术是一种在白光LED发明及应用后发展起来的新兴的无线光通信技术。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。 本文围绕典型室内LED照明灯无线光通信系统展开，介绍了整个系统的设计方案，主要采用并行双工系统和OFDM调制方式实现，并对其中涉及的LED照明灯室内布局、OFDM调制方式、分集接收技术等相关技术加以说明，并提出了现阶段存在的问题。 1.引言 1.1研究背景及意义 近几年来，被誉为“ 绿色照明”的半导体（LED）照明技术发展迅猛，。LED属于典型的绿色照明光源，与传统照明设备相比，LED具有使用电压低、功耗低、寿命长、易于小型化等优点。LED的另外的突出优点是响应灵敏度高、调制性能好、发射功率大，适合用作中短距离高速无线光通信系统的光源。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。 1.2国内外研究现状 自2000年以来，日本研究人员Tanaka Yuichi等就室内白光LED的可见光通信系统的信道进行了初步的数学分析和仿真，分析了白光LED用作照明系统的同时作为通信光源的可行性。随后，研究人员具体分析了白光LED用作室内通信的发射光源时，信号脉冲之间的串扰、阴影效应和室内光线分布对通信性能的影响，并讨论了解决方案。他们分别以OOK、2．PPM、4．PPM、和8-PPM调制方式进行仿真，结果表明，8-PPM调制性能最佳。在数据率小于60Mbps，接收视角小于50。的条件下，采用8-PPM调制方式能有效克服墙壁反射所引起的多径效应。但是针对光信号延迟引起的码间串扰ISI(Inter Symbol Interference)对通信系统的影响，已有的研究还只是考虑从调制和编码的角度入手解决。 2003年，无线通信技术国际学会WPMC(The 6th International Symposium on Wireless Personal Multimedia Communication)举行了一场专题研讨会，专门研讨了有关使用白光LED进行通信的技术。同年，可见光通信协会VLCC(Visual Light Communications Consortium)在日本成立，使人们把更多的目光投到了可见光通信领域。 2004年在日本召开的高新技术综合展会CEATEC(Combined Exhibition of Advanced Technologies)[ VLCC会长M．Nakagawa教授正式公布了可见光通信技术，该技术在日本同时也得到了日本邮政署高级长途通信实验室、Nippon电报电话公司和sony计算机科学实验室的大力支持。在日本公布VLC技术后，德、英、荷兰等国觉察到它的重要性，竞相开展工作，并成立了专业技术论坛，对VLC进行广泛的交流与合作。 2008年10月，美国政府赞助的一项“智能照明(sman lighting)”计划，该计划由美国国家科学基金会(NSF)投资额一亿八干五百万美元、为期十年，有超过30所大学的研究人员参与。这项计划试图采用可见光光束来实现无线设备与LED照明设备之间的通信。不仅如此，IEEE于2008年成立了专门的可见光通信小组IEEE802．15．7。 国内对无线光通信的研究较多，但集中于室外远距离空间准直光通信，并且研究大气对其通信性能的影响，而基于LED的室内可见光无线通信尚处于起步的阶段，主要还是关于室内通信系统的框架、室内通信链路和信道模型的初步研究，主要集中在暨南大学的研究小组，目前随着世界各国的研究机构关于这方面的研究报道的增多，国内有不少大学及研究机构也开始陆续开展这方面研究，并有单位己开发出简单的样