ª 新产品新技术

改善室内可见光通信系统性能的关键技术

傅倩 陈长缨 洪岳 邓韡

（暨南大学）

摘要：可见光通信是一项新兴的基于白光LED的无线光通信技术。可见光通信系统可以实现照明和通信的

双重作用。通过分析影响白光LED通信性能的因素，对室内可见光通信中提高系统整体性能的若干关键技术进行了研究讨论，为改善白光LED通信系统性能提供进一步努力的依据。

关键词：可见光通信；白光LED；室内无线光通信

1 引言

可见光通信技术（Visible Light Communication，简称VLC）是随着白光LED照明技术的发展而兴起的无线光通信技术，可分为室内可见光通信和室外可见光通信两大类。白光LED具有功耗低、寿命长、尺寸小、绿色环保等优点，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。与传统照明光源相比，白光LED又具有响应时间短、具备高速调制的特性。设计基于白光LED的室内可见光无线通信系统和网络，可实现照明和通信的双重作用。目前，可见光通信大多处于实验阶段，虽然整体系统已有实现，但与可见光通信的实用还有一定的距离，系统的各项性能有待进一步优化。

工高速通信，但是最大传输距离仅为0.2m左右。当通信距离超过0.2m时，随着通信距离的增加，系统的误码率增大。

2006年，暨南大学的陈长缨 [3]、胡国永[4]等提出利用白光LED照明光源用作室内无线通信，设计并实现了近距离(0.2m)、点对点的白光LED通信系统。该系统成功实现了10MHz的传输速率下，FM信号的正确传输。2008年，暨南大学的陈长缨研究组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，设计并实现了实用照明的室内可见光通信系统。该系统成功实现4Mbit带宽的数字视频信号使用可见光进行传输，信号传输距离超过了2.5m。

3 提高室内可见光通信系统性能的相关技术

3.1 阵列光源的布局设计

在VLC系统中，光源的布局是影响系统性能的一个关键因素。光源布局需要考虑两个方面，一是组成白光LED阵列光源的内部LED灯的排布（个数及排列）；二是室内LED的整体布局（个数及室内分布）。通过两方面的合理布局可以使室内光分布同时满足照明和通信的需要。

在设计照明兼通信的室内光源时，为符合照明场所国际标准的亮度分布要求，LED光源最终设计成白光LED的阵列形式。组成每个LED阵列所需的白光LED的总个数取决于LED间隔的大小，间隔的取值，应平衡中心区域光强度与所需LED个数。LED的排列需要考虑接收面的照度要求和光强分布。LED的数

2 系统发展概述

国内外研究人员对基于白光LED照明光源的可见光通信的研究，大多集中在跟踪报道、基础理论研究、计算机模拟仿真计算方向等方面，系统的整体设计分析和应用还不完善。以下是近几年来国内外有关可见光通信系统的整体开发和研制进展。

2004年，Takakuni等对基于白光LED灯的整体通信系统进行了初步实验研究，该系统[1]利用桌面LED照明台灯向用户提供广播信息，结构简单，但系统通信距离较短，数据传输速率较低。2008年，太阳诱电株式会社在“2008年日本电子高新科技博览会”上现场演示了采用白光LED的高速无线通信系统，最大数据传输速率可达100Mb/s。该系统实现了双向全双

4

[2]