可见光通信研究现状.pdf

北京邮电大学硕士学位论文(节选) 可见光通信技术研究现状介绍 作为一种新兴的通信技术，LED 可见光通信提出的历史不算久远，早在2000 年以前，就有研究人员提出利用LED 发出的光来进行通信的设想，并付诸实验， [1-6] 实现了一些简单的通信系统 。在这些设想中，最具代表性的是香港大学的 Grantham Pang 于1999 年提出的实现方案，他们的实验小组搭建并演示了基于可 [3] 见光LED 的音频信号传输系统 。这些设想方案提出时，LED 照明技术还没有 受到重视，对LED 可见光通信的关键技术也没有进行深入研究，其影响力有限。 2000 年，日本Keio 大学M. Nakagawa 教授领导的研究团队提出了一种利用 白光LED 实现室内可见光接入的方案，并针对室内可见光通信信道进行建模仿 [8] 真和分析计算，实现了 10Mbps 的室内可见光通信接入方案 ，正是这一成果被 视为可见光通信领域具有影响力的开创性研究，之后，可见光通信技术开始受到 世界各地研究人员的重视。 1 国外研究现状 1.1 日本方面 日本方面，在庆应义塾大学(KeioUniversity) 的 M. Nakagawa 研究团队提出 LED 可见光通信的接入方案后，这种技术在日本国内非常受重视。先后有名古 屋大学(Nagoya Univesity)、东京理科大学(Tokyo University of Science)、长冈技术 科学大学(Nagaoka University of Technology)、日本电信电话(NTT Cooperation) 的 科研团队参与研究。在可见光通信的各类应用方面，日本的研究人员做了大量的 工作，从局域网高速互连、LED 显示器数据下载、智能交通系统、智能灯塔到 测量等种类繁多。 2001 年，庆应义塾大学的研究人员首先研究了利用交通灯进行可见光通信， [9] 并对系统的调制方式、所需的信噪比以及通信速率等特性 进行了分析。同年， 他们研究了OOK 调制技术和OFDM 技术在室内可见光通信的应用。研究结果表 明：OOK 调制方式在较低速率下（如100Mbps 以下）非常有效，而在高速率情 [10] 况下，选择OFDM 调制方式性能更佳 。之后，他们又进一步提出在道路照明 系统中加入可见光通信功能，以减少交通事故的发生，通过用符合照明要求的 [11] LED 进行实验获得成功 。2004 年，M. Nakagawa 研究团队对LED 室内可见光 通信系统的可行性进一步分析，对光源进行建模，仿真了在多盏灯照射下室内光 照分布、信道冲激响应，并对有无反射情况下的室内信噪比分布、符号间干扰等 参数进行了研究。在此基础上，他们还研究了接收端FOV(Field of View)视场角 大小对系统速率的影响，并得到结论：当接收端视场角足够小时，可见光通信的 北京邮电大学硕士学位论文(节选) [12,13] 速率可以达到 10Gbps 的数量级，可以作为下一代通信系统备选方案 。2005 年，Toshihiko Komine 等人将自适应均衡技术应用于室内可见光通信系统中，还 [14] 引入了基于训练序列的信道估计算法来提高系统通信性能 。2007 年，该科研 团队研究了PWM （Pulse Width Modulation ，脉冲宽度调制）和调整LED 调制深 度两种方法来控制可见光通信系统中的亮度，并进行了一系列实验，分析了PWM 方法中