浅谈LED可见光通信技术作无线通信的应用

许亚迪 张路莹 山东科技大学

20世纪60年代初LED发光二极管的发明，LED灯的使用开始普及千家万户，随后科学界对全光通信技术的使用迈进了关键性的一步，相关产品相应产生。白光LED因具有转换效率高、高亮度、稳定性高、能量损耗低和使用寿命长等一些列优良特性，可应用于物联网，远程通信等领域。在二十一世纪，无线通信方式将会踏足多个领域，比如手机，互联网等领域，人们可以随时随地的通过身上的电子设备实现无线通信。本文主要介绍LED可见光通信相关技术的实现。

1 可见光通信的概述

LED可见光通信技术是LED灯光照明技术和无线光通信技术相结合产生的一种新型通信技术。白光LED灯在提供高强度照明的同时，以其高强度的频率响应提供大容量无线通信，这种频域响应可完全由LED光源调节和发送。同时，LED可见光无线通信技术可以利用可见光来充分拓展频谱资源，可见光的波长在400～800nm，即在红外线和紫外线之间。充分的频谱资源，为可见光通信提供了一种传输容量大，不受射频电磁干扰，安全，节能的通信方式。作为无线射频通信方式的补充，可见光通信吸引了全世界范围的目光。

2 研究现状和相关技术

2.1 研究现状

近几年，随着室内照明设备的不断进步，将光照装置与通信装置相结合的VLC技术越来越受到人们的重视。VLC技术也不断的步入家庭生活和工业生产中，各种基于VLC技术所设计的通信系统也相应而生，如基于车灯的车车之间距离测算系统。多数情况下，系统的设计大部分为单向信号传输，在一些特殊情况下需要提供双向信号传输，双向信号传输与单向信号传输相比，更为复杂，需要对通信时段进行分区通行。多数情况下，将无线红外通行和可将光通信相结合，可有效的避免所出现的问题。同时，国家的重视发展可见光通信技术，颁布了《“十二五”国家科技计划信息领域2013年备选项目征集指南》。由此可见，可将见光通信技术的发展前景更为乐观。

2.2 相关技术

在可将光通信系统中我们可以将简单的将光通信装置分成以下几部分：（1）可见光光源。可将光光源是可将光系统的发射基站，进行信号的输出。与普通的灯光相比，可见光光源需要进行高速开关控制，而LED可支持高频闪烁，并且LED拥有更高的亮度、更长的寿命，所以LED更适合作为可见光光源。（2）光敏元件。光敏元件是信号的接受器，用来接收和捕获灯光光源所发出的信号。光敏器件一般选用光敏二极管，光敏二极管成本较低，而且调制带宽也满足室内可见光的要求。（3）调制调器技术。在可见光通信是一项十分关键的技术，其工作方式是将捕获到的信号跟据光特征进行调制解调。为了尽可能的提高数据传输速度，需要附加额外的设备来缓解系统带宽受物理器件限制的影响。目前，可见光通信中应用的调制技术有开关键控制、脉冲唯一调制等。（4）信道编译码技术。编译码技术是将所发送的数据进行信号化处理，变成连续的信号，同时在接收端将发送的信号进行翻译。在可见光同信中，所带数据信号往往会受的外界光源的干扰，如果干扰信号较多，会造成信息传输错误。现在解决的方法是参入一些纠错码进行差错控制。

2.3 目前所存在的状况

虽然可见光通信技术发展迅猛，并且拥有较高的优越性，但可见光通信技术仍然有很多的不足之处。光通信受外部条件影响较大，需要固定的通信场景，例如传送光线不能够被阻挡，因为光线不具有穿透能力。同时，传送的波长长短也是问题，太短容易导致受散射、反射、多径等问题。

3 可见通信技术的应用前景

可见光通信技术作为一种新兴技术，虽然其仍处于开发阶段，其潜在的价值收到了世界各地的关注。应用前景更为广阔。

（1）在家用使用上面，LED作为一种常用的照明设备，可在家庭中同时作为一种无线通信设备，控制家庭的整个通讯网络。在室内可供照明的位置，将灯控作为一个基端，将家用电器以及相关的安全防备设备等进行控制，组成照明、通信和控制的系统。

（2）在射频辐射敏感上面，由于工业生产中，一些设备具有较强的辐射，对工人的身体造成伤害，可见光的使用可以有效的减小危害程度。同时，在深海通信领域，无线电频率无法在水下有效的传输，造成数据流失的等问题，利用用见通信可以有效的避免这种问题，能够探测深海能源和灾害预防等情况。

（3）在信息安全上面，由于政府、银行等行业需要信息保密度较高，传统的射频无线通信保密性较差，可见光不能够绕墙传送，具有较高的保密性，开发潜力巨大。同时，可见光通信可以实现单点之间的传输，对手机上的安全识别有了进一步的保障。

（4）在视觉信号上面，灯光通信可以由不同色彩的信号的组成，通过信号灯颜色的变换给人们提供信号，将数据和信号灯相结合能够更好的管理交通通行。可以将交通信号的变化信号以数据的形式传递给通行车辆，更好的缓解交通出行。

4 总结

LED可见光通信作为一种新型通信技术，应用前景广泛，具有巨大的开发价值，受到国家和科研机构的关注。本文对可见光通信技术的发展现状和前景使用做了初步的分析和展望，可以在今后的研发中更进一步。