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摘 要：本文主要探讨小型化可见光实时通信系统的设计技术，介绍了可见光通信的通信链路，在非视距链路中，发射器所发射出的光信号基本是都会被墙壁和天花板所反射，此时接收器接收到的几乎都是反射过来的光信号。
关键词：小型化可见光;实时通信系统;设计
一、引言
小型化可见光通过LED芯片来承载，这种芯片是用半导体材料制成的与一般二极管不同的单极PN结二极管，但是和普通的二极管相比，它们之间的伏安特性曲线还是十分的类似的。这个伏安特性被用来表示LED芯片PN结的制备性能，也对PN结性能的优缺点的应对提供了条件，基本上所有LED的伏安特性均有非线性、整流性还有单向传导这些特性。当我们对LED施加反向的偏置电压时，此刻接触电阻高，否则就是接触电阻低。在实际测试LED的伏安特性时，我们可以通过曲线发现，当给予的是比较小的正向电压时，LED无法导通。而只有在加的电压足够的大的时，LED才会开始通过电流，并且它大约是指数级的有规律的变化，这个变化表示，在LED中存在着使其导通的阈值电压，称作UoN。
UBR是反向击穿电压。通过曲线可以看出一些信息，在LED正向传导时，电流的幅度变化是跟随正向电流的增加而变大。对于不同的LED，它们的电压安全特性曲线是有很大的区别的，即使是同一批产品中具有相同型号的LED也有一定的区别。
LED的调制能力大小，叫做光功率一电流曲线（又称P-I曲线）。从上图来看，P-I曲线几乎是成线性的，基本就没有阈值电流的存在。把它的调制深度记作m，可以把它定义为：
上式△I表示信号的峰峰值电流。直流偏置电流和交流信号之间的关系在这里由光调制度m表示。越大的m值代表检测光信号会变得更轻易，还会降低光接收端所需的光功率。通常，偏置电流至少得达到几百毫安甚至更高，LED芯片系统才可以会被驱动。
LED的调制带宽，对于衡量LED的调制能力是个非常有效的参数，VLC系统中，LED的信息传输速率以及信道容量都是被这个参数决定的。保持m不变，然后把输出的光功率进行下调，直到变成原始的一半频率，此时两个频率之间的宽度是f3DB。是被PN结电容与有源区中载流子复合寿命这些因素限制的。
单芯片的LED的3dB的带宽记为：
这里面的τ表示的是在有源区的载流子寿命长短。
LED的響应时间是指LED在发光和熄灭用到的延迟时间，用于指示LED跟随外部信息的速度的变化快慢不断在变化。载流子寿命和器件结电容会很大程度对其时长造成影响。由于LED制造于不同的半导体材料，因此响应时间变化很大。在以LED为传输主体的VLC系统中，LED不仅是用作照明光源，同时还要求是可以用作光通信的信号源。一个系统对LED光源的选择需要考虑LED光源的功率特性和调制特性。
二、可见光通信的通信链路
在室内进行可见光通信时，许许多多的因素都会影响通信通道的性能。例如：通信链路链接方法、路径损耗以及由于多径引起的时间上的延迟等。在实际的通信系统设计中，许多方面应基于信道特征，例如调制方法、编码技术设计、光源发射功率大小以及选择接收灵敏度等。在此之外，我们还需要考虑到发射光束的形态，还有接收滤波器，接收诸如面积和接收视角之类的参数对通信系统性能的影响，这些也涉及到了信道特性，需要参考信道特性。所以要研究可见光通信信道是可以满足实现高速和高可靠性的一个必要条件。该技术也并未被完全开发，其信道模型的建立和相关研究仍在在摸索阶段，还是正在进行时。
在无线光通信系统中具有许多类型的通信链路方式，并且具有两个主要类别。第一点看的是接收器和发送器两者是不是定向的。若发射机的发散角是很小的，那么它几乎发出的所有光束都是平行的，把类似这种的发射机称为定向发射机。而如果接收器的视角接收端和发送端分别使用定向和非定向，则此时的链接是混合的定向和非定向的特性，我们把这种链路称作混合链路。这里面，第二点是基于发送器与接收器两者之间是不是有不受干扰的视距存在，把这种特点的通信链接分为视距链接和非视距链接。
视距链路中，接收端接收的光信号，被其他的物体反射回来一部分，剩下的部分则是直接被接收到的。而在非视距链路中，发射器所发射出的光信号基本是都会被墙壁和天花板所反射，此时接收器接收到的几乎都是反射过来的光信号。通过这几点的分析，室内LED通信系统传统的通信链路系统可以分为6种类型。
定向视距链路在实际的通信系统中运用的较多。定向视距链路通常被用在距离不长并且对速率要求不高的通信系统中，例如非中心的对等网络。这些网络通常是为移动终端设备构建的，并且通信距离通常不会超过全方向的视距链接，更适合用在单点到多点的广播通信系统里去。因为白光LED也是用来照明的，所以需要把它固定在可以照亮房间的地方，既然都可以照亮整个室内，此那么发射器发出的光束的发散角就是比较大。此刻就要求接收器具有较大的视野，并且光信号的覆盖范围显着增加。接收器和发送器不用严格对准也可以正常进行信息交换。在整个的传输过程中，光信号由于被天花板所反射，从而导致多径传输，也增加了一定的路径损耗并且降低了接收器中光电探测器能接收到的光功率。可这链路分成两种：直射式视距链接和漫射式视距链接。
直射式视距链接要求发射器和接收器要对准，这样可以导致高功率地使用并有效地降低多径效应，但是收发器必须在两端非常严格的对齐并且在中见没有障碍物。当人们在房间中行走或物体有移动时，通讯会被中断。该方法相对容易实现，在点对点通信的系统中应用是很合适的。漫射式中接收器是拥有很高的接受范围，所以这情况下光功率分布相对均匀，可以令收发器的使用寿命更长，尽管通信变得更加地持久了，多径效应却变得更为严重了，必须采用适当的方法来降低它。
关键词：小型化可见光;实时通信系统;设计
一、引言
小型化可见光通过LED芯片来承载，这种芯片是用半导体材料制成的与一般二极管不同的单极PN结二极管，但是和普通的二极管相比，它们之间的伏安特性曲线还是十分的类似的。这个伏安特性被用来表示LED芯片PN结的制备性能，也对PN结性能的优缺点的应对提供了条件，基本上所有LED的伏安特性均有非线性、整流性还有单向传导这些特性。当我们对LED施加反向的偏置电压时，此刻接触电阻高，否则就是接触电阻低。在实际测试LED的伏安特性时，我们可以通过曲线发现，当给予的是比较小的正向电压时，LED无法导通。而只有在加的电压足够的大的时，LED才会开始通过电流，并且它大约是指数级的有规律的变化，这个变化表示，在LED中存在着使其导通的阈值电压，称作UoN。
UBR是反向击穿电压。通过曲线可以看出一些信息，在LED正向传导时，电流的幅度变化是跟随正向电流的增加而变大。对于不同的LED，它们的电压安全特性曲线是有很大的区别的，即使是同一批产品中具有相同型号的LED也有一定的区别。
LED的调制能力大小，叫做光功率一电流曲线（又称P-I曲线）。从上图来看，P-I曲线几乎是成线性的，基本就没有阈值电流的存在。把它的调制深度记作m，可以把它定义为：
上式△I表示信号的峰峰值电流。直流偏置电流和交流信号之间的关系在这里由光调制度m表示。越大的m值代表检测光信号会变得更轻易，还会降低光接收端所需的光功率。通常，偏置电流至少得达到几百毫安甚至更高，LED芯片系统才可以会被驱动。
LED的调制带宽，对于衡量LED的调制能力是个非常有效的参数，VLC系统中，LED的信息传输速率以及信道容量都是被这个参数决定的。保持m不变，然后把输出的光功率进行下调，直到变成原始的一半频率，此时两个频率之间的宽度是f3DB。是被PN结电容与有源区中载流子复合寿命这些因素限制的。
单芯片的LED的3dB的带宽记为：
这里面的τ表示的是在有源区的载流子寿命长短。
LED的響应时间是指LED在发光和熄灭用到的延迟时间，用于指示LED跟随外部信息的速度的变化快慢不断在变化。载流子寿命和器件结电容会很大程度对其时长造成影响。由于LED制造于不同的半导体材料，因此响应时间变化很大。在以LED为传输主体的VLC系统中，LED不仅是用作照明光源，同时还要求是可以用作光通信的信号源。一个系统对LED光源的选择需要考虑LED光源的功率特性和调制特性。
二、可见光通信的通信链路
在室内进行可见光通信时，许许多多的因素都会影响通信通道的性能。例如：通信链路链接方法、路径损耗以及由于多径引起的时间上的延迟等。在实际的通信系统设计中，许多方面应基于信道特征，例如调制方法、编码技术设计、光源发射功率大小以及选择接收灵敏度等。在此之外，我们还需要考虑到发射光束的形态，还有接收滤波器，接收诸如面积和接收视角之类的参数对通信系统性能的影响，这些也涉及到了信道特性，需要参考信道特性。所以要研究可见光通信信道是可以满足实现高速和高可靠性的一个必要条件。该技术也并未被完全开发，其信道模型的建立和相关研究仍在在摸索阶段，还是正在进行时。
在无线光通信系统中具有许多类型的通信链路方式，并且具有两个主要类别。第一点看的是接收器和发送器两者是不是定向的。若发射机的发散角是很小的，那么它几乎发出的所有光束都是平行的，把类似这种的发射机称为定向发射机。而如果接收器的视角接收端和发送端分别使用定向和非定向，则此时的链接是混合的定向和非定向的特性，我们把这种链路称作混合链路。这里面，第二点是基于发送器与接收器两者之间是不是有不受干扰的视距存在，把这种特点的通信链接分为视距链接和非视距链接。
视距链路中，接收端接收的光信号，被其他的物体反射回来一部分，剩下的部分则是直接被接收到的。而在非视距链路中，发射器所发射出的光信号基本是都会被墙壁和天花板所反射，此时接收器接收到的几乎都是反射过来的光信号。通过这几点的分析，室内LED通信系统传统的通信链路系统可以分为6种类型。
定向视距链路在实际的通信系统中运用的较多。定向视距链路通常被用在距离不长并且对速率要求不高的通信系统中，例如非中心的对等网络。这些网络通常是为移动终端设备构建的，并且通信距离通常不会超过全方向的视距链接，更适合用在单点到多点的广播通信系统里去。因为白光LED也是用来照明的，所以需要把它固定在可以照亮房间的地方，既然都可以照亮整个室内，此那么发射器发出的光束的发散角就是比较大。此刻就要求接收器具有较大的视野，并且光信号的覆盖范围显着增加。接收器和发送器不用严格对准也可以正常进行信息交换。在整个的传输过程中，光信号由于被天花板所反射，从而导致多径传输，也增加了一定的路径损耗并且降低了接收器中光电探测器能接收到的光功率。可这链路分成两种：直射式视距链接和漫射式视距链接。
直射式视距链接要求发射器和接收器要对准，这样可以导致高功率地使用并有效地降低多径效应，但是收发器必须在两端非常严格的对齐并且在中见没有障碍物。当人们在房间中行走或物体有移动时，通讯会被中断。该方法相对容易实现，在点对点通信的系统中应用是很合适的。漫射式中接收器是拥有很高的接受范围，所以这情况下光功率分布相对均匀，可以令收发器的使用寿命更长，尽管通信变得更加地持久了，多径效应却变得更为严重了，必须采用适当的方法来降低它。