多光谱可见光通信信道串扰分析.pdf

物理 学报 Acta Phys. Sin. Vol. 65, No. 9 (2016) 094208 多光谱可见光通信信道串扰分析 骆加彬 胡珊珊 崔璐 唐义 朱庆炜 (北京理工大学光电学院, 光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081) ( 2015 年12 月3 日收到; 2015 年12 月31 日收到修改稿) 在可见光通信领域, 通过波分复用技术可以增加信道个数, 从而提高系统通信容量. 然而发光二极管 (LED) 的辐射光谱具有一定线宽, 当信道个数增加, 信道间隔将变小, 尽管有滤光片的通道选择, 但LED 的辐 射光谱会出现重叠从而产生信道串扰. 本文基于LED 光谱重叠现象分析了多光谱波分复用可见光通信系统 的信道串扰问题. 首先结合LED 的物理机制和实际LED 的光谱形状对其光谱进行建模; 然后根据光谱重叠 现象和可见光通信信道推导出信道串扰公式; 最后利用不同中心波长的LED 在两通道可见光通信系统中验 证了信道串扰公式的正确性. 仿真和实验结果表明, 当两信道的信道间隔大于28 nm 时, 两信道之间的信道 串扰不超过13.6 dB. 对多光谱波分复用可见光通信系统的信道串扰分析对未来可见光通信增加信道数量 有一定指导作用. 关键词: 可见光通信, 波分复用, 光谱重叠, 信道串扰 PACS: 42.79.Sz, 85.60.Jb DOI: 10.7498/aps.65.094208 分复用技术. 其中波分复用(wavelength division 1 引 言 multiplexing, WDM) 技术在可见光通信中的应 用最为成熟58 . 2012 年, 意大利科学家Khalid 可见光通信(visible light communication, 7 和Cossu 等 利用REB-LED 结合DMT (discrete VLC) 具有可靠性高、必威体育官网网址性好、无电磁辐射、无 multi-tone) 调制技术实现三路3.4 Gbps 可见光通 12 需频谱认证、光网络易于搭建等优点 . 而作 信; 2014 年, 复旦大学利用荧光型LED 和RGB- 为下一代“绿色照明” 的光源, 发光二极管(light- LED 结合WDM 技术和OFDM (orthogonal fre- emitting diode, LED) 已经被广泛应用于现代社会, quency division multiplexing) 调制技术实现了单 其高效、低成本、相对较高的调制速率的优点也 路上行, 三路下行可见光通信系统, 其上行下行速 34 8 非常适合作为可见光系统的光源 . 因此, 日本 率分别为225 Mbps 和575 Mbps ; 2015 年, 复旦 KEIO 大学的Komine 和Nakagawa 5 提出了利用 大学利用RGB-LED 实现三路4.5 Gbps 可见光通 白光LED 光源作为基站的可见光通信技术. 由于 9 信 . 增加信道个数可以有效提高可见光系统速 白光LED 不仅作为照明装置, 还可作为通信装置, 率