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可见光通信:让光与网同在

2017-01-02 01:57
默菲
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典型的室内可见光通信系统主要包括信道编码器/译码器、数字调制器/解调器、驱动电路、调理电路、可见光光源和光敏元件。可见光光源和光敏元件是室内可见光通信系统的基本器件,其中可见光光源结合驱动电路可以将电信号转换成光信号,实现基本照明功能,并发射出携带调制信息的可见光;光敏元件则捕捉可见光信号,将其转换成能被后级调理电路处理的光电流。数字调制器/解调器则是可见光通信系统中完成通信功能的关键部分,其中调制器实现对可见光光源所发出光的某种特性(例如光照强度)进行控制,将原始信息通过光信号进行传输。解调器则实现从接收的信号中恢复出所携带信息的功能。信道编码器/译码器是室内可见光通信系统链路可靠性和有效性的保障,用来纠正信道传输过程中出现的随机错误和突发错误,实现信息的正确传输。

在发射端,信号输入到信道编码器以后,按照码元映射规则编码,编码后得到的信号序列由数字调制器进行调制,输出连续的调制波形,经驱动电路后直接驱动可见光光源发光。在接收端,光敏元件将接收的光信号转换成与入射能量成比例的光电流,该光电流经过调理电路调理成适合数字解调器电路的信号输入到数字解调器中,经过数字解调器解调和信道译码器译码,最终恢复出信息。

作为一项新兴的技术,我们国家也越来越重视可见光通信的发展,2012年 3 月 29 日在国家科技部网站上公布的《“十二五”国家科技计划信息领域2013 年度备选项目征集指南》中,已经将“可见光通信(VLC)系统关键技术研究”列为“网络与通信”类别下的单独课题,旨在开发可见光(波长  380nm-780nm)新频谱资源,研究可见光通信系统在复杂信道条件下非相干光散射畸变检测技术、调制编码、光电多维复用与分集、最佳捕获检测等关键技术,建立实验系统,传输速率大于 480Mbps,开展标准研究。2013年10月,复旦大学计算机科学技术学院的研究人员将这种利用屋内可见光传输网络信号的国际前沿通讯技术在实验室成功实现。他们将网络信号接入一盏1W的LED灯珠,灯光下的4台电脑即可上网,最高速率可达3.25G,平均上网速率达到150M。

当然,作为一种尚在实验室的全新网络技术和产品,可见光通信技术还存在一些待解决的问题。例如暂时还没有专用的可见光通信芯片组,发射和接收系统非常庞大,接收器被物体阻挡时信号会被切断等等。尽管如此,可见光通信作为一种与WIFI相互补充的技术还是有着广阔的发展前景的。相信在科研人员的努力下,可见光通信技术会日趋完善,并为我们的生活提供更大的便利。

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