国内对基于白光LED的可见光通信研究还在摸索和起步阶段。2006 年,暨南大学的陈长缨、胡国永[10]等学者提出基于白光LED照明光源的室内无线通信技术,设计并实现了点对点的通信系统。该系统通信距离为20cm,能够在10MHz的传输速率下,保证频率调制(FM)信号的正确传输。2007年,西安理工大学的丁德强,柯熙政学者[11]对可见光通信系统的光源布局进行了设计与仿真研究,之后,提出一种基于可见光通信的无线局域网系统,给出了可见光无线局域网的设计方案,基本可以满足无线局域网内用户通信的需求。2008年,暨南大学研究者在前期工作的基础上,利用白光LED阵列光源解决了前期系统通信距离短、无法达到照明要求等问题,实现了实用照明的室内可见光通信系统。[12]系统性能得到了很大程度的提高,成功实现4Mb/s带宽的数字视频信号传输, 信号传输距离超过了2.5m。至今,仍有大量的学者在不断的优化设计,更新参数,技术还在不断的进步之中。
1.3 技术优势及发展
可见光通信作为一种新技术,正在受到世界的瞩目,它主要具有以下的优点:
(1) 由于无线频谱的大量占用,此时可见光通信的引入是对通信频谱的拓展和开发。可见光大约在380nm到780nm,相当于405THz的带宽,一旦投入使用,将缓解无线频谱耗尽的危机。
(2) 可见光通信技术利用LED灯的高速调制的特征,在实现日常照明的同时,兼顾了通信,是一种对人体无害的绿色通信技术。随着科技的进步好发展,可以和智能控制有机结合,符合节能降耗的社会要求。
(3) 可见光通信的应用比现有的无线通信更加广泛,例如由于对现有的无线电通信没有干扰,可以用于航空、医院等射频敏感区域,由于可见光无法透过障碍物,所以可以用在一些对保密性要求高的区域等等。
(4) 可见光技术具有高速通信的潜力,可以为未来的高速接入提供技术支持,由于人眼对可见光的安全性,室内白光LED的功率可以很高,因而信噪比很高,为高速通信奠定基础。
正是因为可见光通信有巨大的优点和潜力,才使得各国的研究者都对其有着极大的研究热情,该技术一旦投入到使用中,将会带来巨大的效益和便利。
目前可见光通信技术也存在一些限制和难题,其中最为突出的就是可见光有限的带宽,限制了传输的速率,这将会成为未来研究的热点。
1.4 本文主要研究内容
本文主要研究可见光通信的光源光功率分布研究。第一章介绍可见光功率的课题背景,国内外的研究现状以及优势等;第二章主要从发射、传输、接收三个方面介绍可见光系统的构成;第三章介绍LED光源的照度特性并且分析了光源排布方案研究,分别讨论了平面阵列与立体阵列的照度对比、平面圆形、放射型、矩形分布的照度对比;2*2阵列分布、均匀分布、3*3阵列分布和4*4阵列分布的照度对比,得出最佳的LED排布方式;第四章研究了影响光源光功率分布的两个因素:光源分布和信道模型。光源部分用五种常见的参数对光源的最佳阵列进行了分析,在信道方面介绍了直射式视距链路和漫射链路,并对比分析了三种常见的漫射链路模型。第五章则用现有的实验室模型设计一个LED最优阵列,并根据仿真结果提出了一种的改善方案。
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