利用LED构建的可见光通信系统优势明显？

2020-12-14 10:49

前段时间，一篇发表在《Electronics》的论文引起广泛关注，研究人员利用实验演示了以LED为发射器和接收器的全双工LED－to－LED VLC可见光通信系统的调制方案，通过波长依赖性和误码率等性能比较，结果表明VLC相对于传统的射频无线通信优势明显。

可见光通信（VLC）又称为nm波通信，是一种利用380～740nm的可见光光谱作为信息载体的通信技术。而由于LED具有高效能、长寿命和快速响应等特性，比其他可见光源更适合无线通信。

与传统的射频（RF）无线通信相比，VLC具有以下几个方面的优势：

◆VLC拥有约400THz的非授权带宽，频谱资源丰富。

◆VLC容易实现，只需加装一个微控制器便可以利用现有的LED设备构建网络。

◆VLC采用的是可见光作为载体，不会对其他电子设备造成电磁干扰。

◆VLC链路可以轻松设置10Gb／s以上的高速通信链路。

因此，有关VLC的研究已经广泛开展，其中包括针对IEEE 802.15.7 VLC标准的制定。在本次实验中，研究人员通过测量发射器和接收器LED颜色的上升时间和信噪比（SNR），总结了LED－to－LED VLC的性能对发射器和接收器LED波长的依赖性。

在以往的研究里面，开关键控（OOK）是光通信中最简单、最传统的调制方法，具有复杂度低、实现足够带宽等优点。IEEE 802.15.7 VLC标准中提出了脉冲位置调制（PPM）来支持调光，PPM是另一种调制方案，可以实现比OOK更高的功率效率。但是，PPM需要更复杂的系统和带宽消耗。

而正交频分复用（OFDM）是一种多载波调制方案，表现出较高的频率效率，还可以通过高频子载波发送数据，使系统对其他照明光源的低频环境光具有很强的鲁棒性。为了克服LED转LED VLC中数据速率低、易受其他照明光源影响的缺点，研究人员通过最佳的LED颜色集设置，在全双工LED－to－LED VLC实验中应用了正交幅度调制（QAM）和直接电流偏置光正交频分复用（DCO－OFDM）调制方案。

此外，研究人员还分析了全双工LED－to－LED VLC系统中的失真和信号损耗。在全双工LED－to－LED VLC系统中，采用32－QAM DCO－OFDM调制和反向偏置电路，实现了49 kbps的最大数据速率，误码率＜2.5×10^－4。他们相信，LED－to－LED VLC技术将为VLC技术的广泛普及做出贡献。