matlab基于白光LED的室内可见光通信系统研究(3)
红外光通信有一些缺点，目前主要有以下几个方面：
1)必须采用增加发射光功率的方法来提高信噪比，器件的功耗也随之增大，而且过高功率的光会对人体造成损伤。
2)点对点连接的方式，决定了这种通信方式仅限近于两台设备之间进行近距离的数据传输。并且传输时两台设备必须保持固定。
3)红外通信的传输速率较低，已经满足不了当前社会对高传输速率的需求。同时工作的多个红外设备间，会互相产生干扰。
1.2.3 可见光通信技术
可见光通信(Visible Light Communication VLC)是一种利用白光LED作为发射光源的新型无线光通信技术。白光LED的优点是较低功耗、较长寿命、较小尺寸，尤其是其具有很高的响应灵敏度，因此可以用于超高速数据传输。VLC系统的发射端先将电信号进行调制，再用白光LED将其转换成光信号发送出去。接收端使用感光元件接收LED发出的光信号，再将其转换成电信号并解调。波长采用的是可见光的范围，即380nm（蓝光）到780nm（红光）之间。
采用不可见光（大多是采用波长较长的红外光）进行信号传输的技术，已经相当成熟，而与之相应的标准也被业界认可。而以白光LED作为光源的VLC技术可以排除过去人们存在的“无线电磁波是否会对人体的健康产生影响”的疑虑，而且这种系统会对接受信息的区域产生限制。因此这种光通信技术非常适合应用在路径导航、智能交通系统、医疗管理、室内数据传输等领域[6]。
VLC和红外线通信一些典型特性的比较见表1.1。
表1.1 VLC与红外无线通信典型特性的比较
典型特性 红外光 可见光
信号光源 红外LED，红外LD 可见LED
工作波长 800-900nm 380-789nm
光谱宽度 <5nm（LD） 25-1O0nm
调制带宽 几十KHz到几百MHz(LED)
几十KHz到几十GHz(LD) 几十KHz到几百MHz
线路布局 需架设专门的光源线路 布局简单，兼顾照明功能
信道速率 理论可以达到100Mb/s 最初上限为10Mb/s
发射功率 需要限制 通常无需限制
码间串扰 存在 存在
阴影效应 易受楼房等遮挡物影响 可消除
与 FSO 和射频通信相比，这种基于白光LED的可见光通信系统有如下优点：
1)可见光对人非常安全。VLC系统所使用的用于发送数据的LED灯功率不会太高，完全符合室内发光标准。
2)VLC 用于通信的照明灯没有安装位置的要求，可以是台灯，也可以是天花板的顶灯。
3)发射功率高。因为射频信号对人体有害，所以不能过大地增加射频信号的发射功率。而在VLC系统发射的是可见光，对人体没有影响，故可以大大提升发射功率。
4)无需无线电频谱认证。因为可用的无线电频谱有限，VLC无需分配无线电频率。
5)无电磁干扰。可以用在对电磁干扰有严格限制的场所，如飞机场，医院，实验室等。
与室内红外线通信比较，这种基于白光LED的可见光通信系统有如下优点：
1) 红外光通信的抗干扰能力较强，但是红外光的指向性很强，如果通信光路上遭遇物体阻挡，则会严重干扰信号的发送与接收。因此红外光通信无法消除阴影效应而使得传输的范围变得很小。而在VLC系统中，可布置较多LED灯来消除阴影效应对通信的影响。
2）红外线可透过人眼角膜，晶状体和睫状体对视网膜产生危害。而可见光的光功率提高到数十瓦也不会对眼睛造成不良影响。