《可见光通信》由会员分享，可在线阅读，更多相关《可见光通信（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、中文题目:可见光通信技术的应用英文题目：The Application of The VLC Technology课程：现代传输技术学院：电信学院专业：通信工程班级：通信1302班组长：XXX组员：XXX XXXXXX指导教师：高丽完成日期：2016年7月 7日成绩 ：目录目录摘要 1Abstract 11可见光（VLC）通信技术概述21.1 VLC 的研究背景 21.2 VLC 的简介 21.3 VLC 的发展现状 21.4 VLC 的特点 42.传输原理 52.1 概述 52.2 组成 52.3 信号调制 52.4 信号解调 62.5 关键技术研究72.5.1 光源 72.5.2 光源布局
2、 72.6最佳LED灯个数72.7接收机FOV的选择82.8不同光路径引起的ISI83 可见光通信应用 93.1 创新应用 93.2 存在问题 93.3 VCL 的基本应用103.3.1 室内（I ndoor） 应用103.3.2 室外（Outdoor） 应用113.4可见光的应用延伸123.4.1实现室内定位导航123.4.2 灯光无线143.4.3 结束乘飞机无通信时代 14结束语15参考文献 16摘要用室内照明的白光 LED 光源作为通信基站进行信息无线传输的技术是当前国外光无 线通信领域的研究热点之一，是一项有发展前景的新兴技术。这也将可见光通信技术带 到了众人的面前。可见光通信技术是
3、一种新兴的无线光通信技术,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。白光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。在照明方面,白光 LED 的节能、环保 等特点被认为终将取代荧光灯、白炽灯等传统照明光源，成为下一代固体照明光源。与 此同时，白光 LED 又具有响应时间短，加之其具有高速调制特性，可以设计出基于白光 LED的室内可见光无线通信系统。由此设计出的基于白光LED的室内可见光无线通信系 统，与传统的红外和无线电通信相比，具有发射功率高、无电磁干扰和无需申请频谱资源 等优点。文章详细介绍了可见光通信技术在国内外的研究现状，分
4、析了其关键技术，阐 述了其巨大的优点以及应用领域上的发展趋势。关键词：可见光通信、技术优势、发展历史、关键技术、应用展望AbstractIt is one of hot spots of optical wireless communication research field in abroad that using whiteLED light source as base station to transmit information through wireless mode currentl y, which is an promisingnew technology. This t
5、rend brings the visible light communication int o our attention. Visible light communication technology is an emerging wireless optical communication technology. The visible light communication technology has a good development with the invention and application of LED white light. White LED can not
6、 only provide indoor lighting, but also can be applied to wireless optical communication system network to meet the individual needs of the indoor. In the lighting, white LED has energy-saving, environmental protection and other features, that fluorescent, incandescent,In this paper I introduce the
7、current situation of visible light communication by white LEDs at home and abroad in detail, analyze the key techniques and clarify the advantag es and development trend of thesystem.Key Words:visible light communication, advantages, key technologies, developing history, dev elopments1可见光(VLC)通信技术概述
8、1.1 VLC 的研究背景这些年来，享有“绿色照明”称号的半导体(LED )照明技术发展迅猛。与传统照明 光源相比，白光 LED 不仅功耗低、使用寿命长、尺寸小、绿色环保，更具有调制性能 好、响应灵敏度高等优点。利用 LED 的这种特性，它用作照明的同时，还可以把信号 调制到 LED 可见光束上进行传输，实现一种新兴的光无线通信技术，即可见光通信技 术。较实用的VLC是日本KEIO大学的M.Nakagawa所领导的课题组于2000年提出来 的，2003年他们成立了可见光通信协会(VLCC)。在2004年召开的CEATEC大会上， VLCC会长M.Nakagawa教授公布了这项技术1.2VLC
9、的简介可见光通信技术(Visible Light Communication，VLC)是指利用可见光波段的光作为 信息载体，不使用光纤等有线信道的传输介质，而在空气中直接传输光信号的通信方式。 它能够同时实现照明与通信的功能，具有传输数据率高，保密性强，无电磁干扰，无需 频谱认证等优点，是理想的室内高速无线接入方案，在全球已经成为了研究的热点。 与 目前使用的无线局域网(无线LAN)相比，“可见光通信”系统可利用室内照明设备代替 无线LAN局域网基站发射信号，其通信速度可达每秒数十兆至数百兆，未来传输速度 还可能超过光纤通信。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
10、照到的地方，就可以长时间下载和上传高清晰画像和动画等数据。1.3 VLC 的发展现状LED可见光通信技术已经得到了验证并受到了许多国家的高度重视。它由于具有众 多的优点，因此在很多领域具有巨大的应用前景。可见光通信的起源最早可追溯到 19 世纪 70 年代，当时 Alexander Graham Bell 提出采用可见光为媒介进行通信，但是当时 既不能产生一个有用的光载波，也不能将光从一个地方传到另外一个地方。到 1960 年 激光器的发明，光通信才有了突破性的发展，但研究领域基本上集中在光纤通信和不可 见光无线通信领域。直到近几年，随着白光 LED 的迅速发展，可见光通信也逐渐发展 起来。较
11、实用的可见光通信技术最早是由日本的KEIO大学的M.Nakagawa教授提出的， 并于2003年成立了可见光通信协会(VLCC)。在2000年，中川研究室的等人就对基于 白光的可见光通信信道进行了初步的数学分析和仿真计算，分析了白光作为室内照明和 通信光源的可能性。 2002年，中川研究室的研究人员又对可见光通信系统展开了具体的 分析，包括光源属性、信道模型、噪声模型、室内不同位置的信噪比分布等。 2003 年， 在中川正雄的倡导下，日本可见光通信联合体成立，并吸引了一大批研究单位及企业参与，包括 NEC、Sony、Toshiba、等在2004年召开的CEATEC大会上，VLCC会长 M.Na
12、kagawa 教授公布了这项技术，指出该技术可以创造一个全新的无线通信网络，在 移动通信领域具有极大的应用前景。由于室内可见光通信可以方便地将无绳电话、 PDA、 笔记本电脑等便携设备接入数据通信系统，因而该项技术也得到Cyber Solutions实验室， 邮政署的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，也使得该技术得到了很大的发展。不久前，可见光通信研究被时代周刊评为2011年全球50大科技发明之一。由 于可见光通信技术具有较好的应用前景，它在未来通信领域中占有重要的地位和价值， 因此很多研究机构和电信运营公司加入到无线光通信的研究领域中来，特别
13、是日本、欧 洲、美国等国家在可见光通信的领域已经投入了大量的人力、物力以及财力。VLCC 关于可见光通信的研究范围比较宽广，根据具体的应用场景可分为室内移动通信、可见 光定位、可见光无线局域网接入、交通信号灯通信、水下可见光通信等。在可见光通信 研究领域已经取得了很大的成就，例如Samsung公司展出过工作距离为1m的双向可见 光通信系统；中川研究室还开发了基于可见光通信的超市定位及导航系统，而且是面向 商业化的产品。欧洲的OMEGA计划也对可见光通信展开了深入的研究。OMEGA计划由欧洲的 20多家大学科研单位和企业组成，它的目标是发展出一种全新的能够提供宽带和高速服 务的室内接入网路。OM
14、EGA计划计划把可见光通信技术列为重要的高速接入技术之一, 并且已经取得了丰硕的研究成果。 2009 年，牛津大学利用均衡技术实现了 100 Mbit/s 的通信速率；2010年，他们又利用多输入多输出和正交频分复用技术(OFDM)技术，实 现了 220 Mbit/s的传输速率。2010年OMEGA计划的年会上展出的室内可将光通信演示 系统的通信速率达到了 100 Mbit/s，该系统利用房间天花板上的16个白光LED通信， 完成了 4路高清视频的实时广播。在2010年1月，德国实验室的科研人员创造了可见 光通信速率的世界纪录，他们利用普通商用的荧光白光LED搭建的可见光通信系统达 到了 51
15、3 Mbit/s的通信速率，并且他们通过分析认为该系统的通信速率还有提升的空间， 可达到甚至1 000 Mbit/s。2011年，实验室的科研人员又利用色光三原色(RGB)型白光 LED以及密集波分复用(WDM)技术实现了的通信速率。LED可见光通信研究在国外已 经有十多年的历史，在某些方面有了较高的技术水平。而在我国，这项研究虽已取得一 定成果，但距离国际先进水平和大规模产业化应用，仍存在一定差距。尚没有比较成熟 的商用化的可见光通信系统。近年来，在国家大力支持的背景下，中国的可见光通信研 究也逐步取得了一定的进步，在可见光通信理论、系统设计和计算机仿真、实验演示系 统设计制作等方面取得了一
16、些成果。另外，我国已经把第一个可见光通信项目纳入到863 计划。可见光通信或可作为“融合剂”，解决网络间融合的“囧”境。总之，LED照明光无线通信在国外也还出在起步和摸索阶段，但其应用前景非常看好，不仅可以用于室内无线接入，还可以为城市车辆的移动导航及定位提供一种全新的 方法。汽车照明灯基本都采用 LED 灯，可以组成汽车与交通控制中心、交通信号灯至 汽车、汽车至汽车的通信链路。这也是 LED 可见光无线通信在智能交通系统的发展方 向。1.4VLC 的特点无线电信号传输设备存在很多局限性，它们稀有、昂贵、但效率不高，比如手机， 全球数百万个基站帮助其增强信号，但大部分能量却消耗在冷却上，效率只有 5%。相 比之下，全世界使用的灯泡却取之不尽，尤其在
