Visible Light Communication

关 ，先 后 成 功 研 发 “可见
型
播 ，，[7]“ 见 确定位” 用示范系
[8-0]。 > 年 ，逐渐有学者
视
输 中 [11]，并得到了
视 输更好的通信效
第9 期
吴 猛 ：基 于 可 见 光 通 信 的 视 频 传 输 系 统
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果 。如 ，2017年范桂龄等提出了激光通信的图像传输系
统 ，并
统 视 频 实 时 传 输 通 信 距 离 大 于 10 m ，传 输 速 率 为 30 Mb/s 。通 过 进 一步 优 化 设 计 ，
该 系 统 具 有 传 输 高 清 图 像 、紧急情 况 下 快 速 建 立 视 频 传 输 链 路 的 能力 。
关 键词！可 见 光 通 信 ；视 频 传 输 ；直 接 调 制 ；半导体激光器
的绿色通信术[2-]。
1999年 ，V L C 刚刚兴起，Pang等 [4]率 先 对 V L C 的
音频传输开展了研究，但 因 有 限 的 带 宽 限 制 了 VLC 的 传 输 速 率 。2 0 0 3 年 ，日 本 成 立 V L C 联 合 体
(VLCC) ，大 展 商 业 化 的 VLC。其 中 ， 研究室
实 现 低 成 本 、高 带 宽 、高速率的
输 ，是典型
收 稿 日 期 "2017-11-20 基 金 项 目 ：吉 林 省 教 育 厅 项 目 （2016134) 作 者 简 介 ：吴 猛 （1974 - ) ，男 ，吉 林 吉 林 人 ，博 士 ，副 教 授 ，主要研 究 方 向 ：信 息 光 通 信 及 测 控 技 术 等 方 面 的 研 究 。 Tel. $ 15044076500; E -m ail:wm_jict@163. com

可见光通信的研究与发展费海荣【摘要】可见光通信是一种新型的无线通信技术.传统的无线通信技术例如蓝牙、WiFi等采用射频信号传输数据信息,而可见光通信在发射端采用白光发光二极管作为光源,在接收端采用光电传感器作为检测器进行数据传输.本文全面分析了可见光通信的优势,列举了可见光通信技术在国内外的应用研究与发展,并给出了目前可见光通信发展中面临的一些挑战.【期刊名称】《微型机与应用》【年(卷),期】2015(034)015【总页数】4页(P11-14)【关键词】可见光通信;智能交通;室内定位;无线接入【作者】费海荣【作者单位】南京邮电大学通信与信息工程学院,江苏南京210003【正文语种】中文【中图分类】TN929.1自从高亮度的白光发光二极管（LightEmitting Diode，LED）面世后，随着光效的提高，白光LED越来越多地被用作有效光源取代白炽灯泡和荧光灯。

与传统的照明器件相比，白光LED具有功耗低、使用寿命长、尺寸小、绿色环保等优点。

另外，白光LED具有非常高的响应灵敏度，因此可以采用LED进行高速数据通信［1］。

可见光通信（Visible Light Communication，VLC）同时具有照明和通信的优势。

随着LED在交通、室内照明和传感技术等不同领域的广泛应用，LED可见光通信有望成为无处不在的通信手段，被认为是极具发展潜力和应用前景的技术［2］。

当然，目前的可见光通信技术的发展还面临着一些挑战。

图1是可见光通信系统的典型系统组成框图。

从图中可知可见光通信系统包括上行链路和下行链路两部分。

下行链路包括白光LED发送阵列和终端发送接收机的接收部分。

白光LED阵列发出的已调光以很大的发射角度往空间的各个方向传播，但是由于LED光源个数比较多，因而在发射机和接收机之间会存在多条不同的传播光路，接收机会收到来自不同光源的信号。

来自视距路径（Line Of Sight，LOS）和非视距路径（Non-Line Of Sight，NLOS）的不同的光路到达接收端会产生一个时间差，这个时间差将会引起码间干扰（inter-symbol interference，ISI）。

lifi标准-回复Li-Fi，即可见光通信（Visible Light Communication，VLC），是一种使用可见光传输数据的无线通信技术。

与传统的Wi-Fi使用的无线电波相比，Li-Fi通过利用可见光频段的LED灯泡作为数据传输的光源，具有更高的数据传输速度和更低的延迟。

本文将分步介绍Li-Fi的定义、原理、应用领域以及目前的标准化工作。

第一步：定义和原理Li-Fi是由哈罗德·哈f（Harald Haas）教授于2011年提出的概念。

它基于可见光频段传输数据，通过LED灯的亮灭来编码和传输信息。

当LED 灯以高速闪烁时，人眼无法察觉到这种变化，但接收器可以通过光传感器准确地接收数据信号。

在Li-Fi系统中，发送器将电信号转换为光信号，并通过LED灯光源将这些信号发送出去。

接收器通过光传感器接收传输的光信号，并将其转换为电信号，以恢复原始的数据。

这种光信号的调制速率通常非常高，因此Li-Fi 可以实现更快的数据传输速度。

第二步：Li-Fi的优势和应用领域相对于Wi-Fi，Li-Fi有以下几个优势：1. 更高的数据传输速度：由于可见光频段的较高带宽，Li-Fi可以实现更快的数据传输速度，理论上可达几十Gbps。

2. 较低的延迟：由于光信号传输速度远高于无线电波，Li-Fi可以实现更低的延迟，适用于对实时性要求较高的应用领域。

3. 更高的安全性：由于光信号传输的特性，Li-Fi相对于Wi-Fi具有更高的安全性，难以被窃听和干扰。

Li-Fi技术可以应用于多种领域，包括但不限于：1. 室内通信：Li-Fi可以在室内环境中覆盖大范围的通信需求，例如办公室、医疗设施、会议室等，为用户提供高速的无线通信服务。

2. 公共场所：商场、机场、图书馆等公共场所可以使用Li-Fi为用户提供高速的无线网络连接，增强用户体验。

3. 物联网（IoT）：Li-Fi可以为大规模物联网设备提供高速、安全的数据传输通道，支持智能家居、智能城市等应用。

特点
1.无线电信号传输设备存在很多局限性，它们稀有、 昂贵、但效率不高，比如手机，全球数百万个基站帮 助其增强信号，但大部分能量却消耗在冷却上，效率 只有5%。相比之下，全世界使用的灯泡却取之不尽， 尤其在国内LED光源正在大规模取代传统白炽灯。只 要在任何不起眼的LED灯泡中增加一个微芯片，便可 让灯泡变成无线网络发射器。
特点
2.该系统还具有安全性高的特点。用窗帘遮住光线， 信息就不会外泄至室外，同时使用多台电脑也不会影 响通信速度。由于不使用无线电波通信，对电磁信号 敏感的医院等部门可以自由使用该系统。而且，光谱 比无线电频谱大10000倍，意味着更大的带宽和更高 的速度，网络设置又几乎不需要任何新的基础设施。
应用
应用
未来飞机上也能打电话 乘飞机“飞在天上”的数小时处于现代通讯覆盖“盲区”，会给生活、工作带 来不便。LED“光通讯”设备同样能很好地解决这个难题。在飞机飞行期间， 手机发出的无线信号会干扰飞行员与机场无线电的联系，还会干扰飞机罗 盘(飞机航向)的正确性，而LED光源所发出的可见光波段就不存在这样的隐 患，旅客可以通过座位上方的阅读灯发射，不仅可以实现打电话，带个平 板电脑上网也将不是难事，届时飞机将和火车一样，结束乘客的无通信时 代。
应用
“光通讯”运用于日常生活中 今年宽带上网速度从原先的2M免费提升至4M，而一般光纤宽带的网速也 只有上百兆，LED光通讯在家庭广泛运用后，网速上限可达几百M甚至上G， 远远超乎目前的水平，届时，在家看视频、下载电影再也不会有“卡”的现 象。和家庭无线路由器所发出的信号一样，LED光源发出的信号适用于几十 米内的短距离通信，这样就省去家里纷繁复杂的线路问题，打开一盏LED灯， 室内的电脑就可以高速上网，不需要任何无线路由器，屋里其他的电视、 热水器、空调也可以自动控制。