基于LED的可见光无线通信关键技术初探

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  [摘 要]LED技术也就是通常所说的发光二极管技术,是随着科技发展和各行业需要出现的一种新型技术,应用时间尚短,可见光无线通信技术出现的时间也比较晚,又名“光保真技术”,可见光无线通信技术是利用可见光波谱进行数据传输的一种新型无线传输技术,将LED技术和可见光无线通信技术融合在一起,有利于通信行业的行业,对LED技术的应用也具有一定的推广意义。
  [关键词]LED技术;可见光无线通信技术;融合
  中图分类号:U213.5 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)18-0247-01
  前言
  随着社会的不断发展,各行业对技术、设备的要求越来越高、越来越专业,LED、可见光无线通信技术和对应产品的出现,一定程度上满足了相关行业的需求,但在未来发展中,更多、更出色的技术依然被持续需要,在这种情况下,探究LED技术和可见光无线通信技术的融合,对未来技术发展有一定的积极作用。
  1 融合LED和可见光无线通信的关键技术
  1.1 光信号接收技术
  在目前的通信系统中,最大的问题是噪音问题,噪音不仅来自通信设备方面,系统本身的电力设备工作也会产生噪音,而且需要注意的是,在实际应用中,通信面临的传输距离比较大、范围比较广,在传输过程开始阶段、传输过程中、传输接收阶段都会面临信号被噪音干扰、不断减弱的问题,目前常见的光信号传播模型如图1所示。
  光信号接收技术可以相对有效的解决传统通信系统中的信号接收问题,光信号接收技术的灵敏度较高、响应速度较快,同时噪声小,可以通过光电探测仪器对信号进行处理,加强信号强度,再运用光滤波器去除干扰,这两项措施可以提高信号的强度,降低噪音的干扰。
  1.2 无线信道传输技术
  由于LED可见光的波长与自然环境和社会环境中各种物质的波长非常接近,在传输过程中,光很容易出现散射,直接导致信号减弱,如果传輸距离过长,受到的干扰增多,这种减弱可能会导致信号无法被接收,传输工作也就无法完成,在目前建立的LED可见光无线通信模型中,采取将信道分为直射信道和墙壁反射信道两个部分,并进行专门的研究,但没有找到能有效处理背景光、散射问题的办法,如何解决光信号传输过程中散射、信号减弱的问题,是目前LED可见光无线通信面临的主要技术问题。
  1.3 切换过程中加强信号
  通常来说,在光信号的传播过程中,各个基站点的接收机需要不断进行切换以保证信号的接收工作,在一次切换过后,第二次切换对信号的强度要求较高,而光信号传播过程中往往会由于散射等各种问题而逐渐变弱,针对这一问题,可以通过在切换过程中对信号进行加强加以解决。其基本技术要点是在各接收机端设置监控设备、信号加强设备,随时对接收的光信号进行监视,了解其强度,确定能否进行下一次切换,并在必要时通过加强设备对光信号进行加强。
  1.4 抗干扰技术
  光信号传播面临的除了散射问题外,还有其他同类信号的干扰、噪声干扰等问题,目前的LED技术和其他类型的无线通信技术在设备和技术上都取得了一定的成绩,相比之下,干扰因素是LED可见光无线通信技术发展的核心问题。
  在目前建立的相关模型中,无论是Bapst模型还是Gfeller模型,在反复实验过后都无法寻找到有效避免干扰的措施,而且需要注意的是,光传播的突出优势是速度非常快,信号在短时间内受到的不利因素影响非常多,如何提升抗干扰能力,是决定LED可见光无线通信技术能否得到应用的关键。
  2 可见光无线通信技术和LED技术融合的发展方向
  2.1 提升白光LED的频率响应
  将白光LED作为通信光源,进行由内向外的信号发射,信号调制在白光LED上进行,白光LED的响应频率是决定通信系统可用带宽的决定性因素,传输功率和输出量的提升也需要光源、带宽的支持,提升白光LED的响应频率是拓展带宽的有效手段,也是实现LED可见光无线通信的必要条件,如何对其进行提升,是未来LED可见光无线通信发展的重点项目和主要方向。
  2.2 融合其他技术
  在现有技术不足以保证LED可见光无线通信实现的情况下,融合其他的技术就成了发展的有效手段,比如VLC技术、PLC技术等。
  VLC技术也就是多媒体播放器,PLC技术则是可编程逻辑控制器,这两项技术在LED可见光无线通信技术中的应用,主要是智能控制和数字媒体显示两方面,光传播过程中的干扰来自许多方面,而光信号传播的速度非常快,很多时候发射端和接收端根本无从知晓是何种因素干扰了光信号的传播,借由多媒体显示设备,可以通过计算机技术跟踪光信号,了解干扰情况,同时利用PLC技术对干扰情况进行记录、分析,这些数据有利于相关技术人员针对性的研究光信号抗干扰措施。
  总结
  LED可见光无线通信技术是融合了LED技术和光无线通信技术的新型技术,可以有效提升现有无线通信技术的水平,但受限于抗干扰能力、传输信道问题和噪音问题,目前LED可见光无线通信技术还停留在实验阶段,在未来的发展中,融合其他技术、提升白光LED的响应频率可以一定程度上解决上述问题,使LED可见光无线通信早日得到实现。
  参考文献
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  [2] 丁强,袁建华.基于LED技术的通信系统照明及可见光无线通信技术研究[A].中国通信学会通信电源委员会.通信电源新技术论坛——2008通信电源学术研讨会论文集[C].中国通信学会通信电源委员会:,2008:5.
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