基于白光LED无线通信技术.doc

2015—2016学年第一学期
《通信系统引论》
结课论文
题目：基于白光ＬED的可见光无线通信技术
班级:　 　 　 电气合１203 　 　 　
学号： 　 　３61２XXX３18　 　 　 　
姓名： 　　 ＸXX　 　 　 　　　 　 　
2015年12月３１日
一、引言
可见光无线通信又称“光保真技术”，英文名ＬigｈtFｉdｅlitｙ(简称LｉFｉ)是一种利用可见光波谱（如灯泡发出的光）进行数据传输的全新无线传输技术。随着无线通讯的普及，一些场所不适合使用无线电通讯，以及处于对电磁波对人体健康影响的考虑,开发一种新载体的无线通信技术对现有的无线电通信技术作为补充是有必要的。
随着大功率白光LＥＤ的出现,大量的白光LＥＤ被用作照明光源。LED照明光源以其低功耗、易调制的优点使可见白光成为一种优秀的信息载体.
二、概述
1、基本特点
可见光无线通信技术相较于传统无线通信技术有以下优点:
（１)可见光通信使用方便快捷。 尤其是室内可见光通信中，用作通信的光源一般也做照明用，安装简易，不会带来较多的麻烦。安装在室内任何地方都可以，可以很方便的实现无线传输。
(2)可见光通信对人体没有影响,不会对人体造成伤害. 由于其用于通信的信号光源就是平常用作照明的光源,属于绿色通信，使用起来较为安全。
(３）信号光源发射功率高。 基于对人眼和身体的安全考虑，普通无线光通信和射频通信对发射功率都有一定的限制。ﻫ而在可见光通信中， LＥD 光源跟自然光一样，对发射功率没有限制。因此可得到较高的发射功率.
（4）无电磁干扰。 像医院、飞机上和空间站等，这些场合对电磁干扰有严格的限制，一般的射频通信无法达到此要求,可见光通信无电磁干扰，能够较好的应用到以上场所。
（5）不受无线电频谱管制.
然而可见光通信技术也因其传播媒介的因素，也存在着一些问题：
（1)可见光通信技术是一种视距宽带通信技术,其传输距离与信号质量之间关系成反比。当传输距离超过一定的数值后,波束会变宽以至于难以被接收点正确接收。
（2）由于实际应用空间中,环境复杂,光线在空间中的传播路径多样化，传播路程各不相同，可能会导致不同路径的光线之间相互干涉，影响传输效果。
(3）可见光通信技术对天气及室内环境较为敏感.
随着白光 LEＤ　的发明及应用,可见光通信技术得到了良好的发展，特别是室内可见光通信技术的应用。
2、研究背景
我国是世界的第二大发电大国，同时也是第二大电能消耗国,光照明用电量就己超过　1500 亿千瓦时， 用于第四代绿色照明的白光 ＬED 在节约能源的同时，更为高速、宽带的光无线接入提供了一种新途径，也为解决现有无线电频带资源严重有限的困境提供了一种新思路。
基于白光LＥＤ的可见光无线通信技术是建立在白光基础上的，与传统的射频通信相比，可见光无线通信不用申请频谱证,也没有电磁波千扰。并且由于其是可见光，在室内用作通信时也可用于照明,在不影响照明的情况下可以实现通信。目前来说，已经实用化的照明设备当中，荧光灯的废气对环境造成一定的污染,并且使用年限不长,寿命较短且不易调制。白炽钨丝灯泡耗电量高,易碎。高压钠灯灯耗电量高，效率低且使用寿命短。随着白光ＬEＤ成本日益降低，其在日常照明设施中占有愈来愈多的份额，是实现可见光通信技术的最佳选择.
三、基本结构
基于白光LED的可见光通信系统,是利用白光发光二极管等发出的高频闪烁信号来传输信息的,将经过调制的因特网信号通过ＬED发射出去。该系统能够覆盖室内灯光达到的范围，电脑不需要信号线缆连接。利用专用的、 能够接发信号功能的电脑以及移动信息终端，只要在室内灯光照到的地方,就可以长时间下载网络数据。 下图是基于白光ＬＥＤ的可见光无线通信系统组成框图及系统示意图.
可见光通信系统组成框图
白光LED可见光通信系统示意图
可见光通信技术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。其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。
下行链路由发射模组和接收模组两部分构成。其发射模组主要由白光 ＬED　光源和相应信号处理单元组成。白光 LED　光源以很大的发射角发出调制光向空间中各个方向传播。　由于室内几乎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,将引起码间干扰（IＳI）。由