可见光通信中光源的光功率分布研究(2)
尽管在“无线”这个名词背后，已经充分考虑到了传统无线电技术，但是工业和科学界都一致认为，下一代无线通信系统（4G）将作为无线电的补充技术迅速发展，其中就包括可见光通信技术[1]。
当今无线频谱的资源紧张，如图1.1所示许多频段都已经被使用，而可见光波段仍然是空白，如果可以有效利用，则可以拓展下一代宽带通信的频谱，并且解决光通信和无线通信网络兼容的问题。
图1.1 频谱资源示意图
1.1 可见光通信课题背景
在现有的无线技术当中,除了现有的基于电磁波传输信息的传统射频通信外,还有基于光的无线通信技术。近几年来，光无线通信作为一种新型的通信技术，由于同时具有光纤通信和移动通信的优势，可以实现宽带传输，机组机动灵活，无需频率申请等优势，并且抗电磁干扰，保密性好，而越来越受到外界的光注。[2]在光无线通信中,有基于红外激光等的通信技术,还有基于可见光的无线通信技术。
可见光通信技术（visible light communication）是将信息加载到人眼不易察觉的高速闪烁的可见光中，再进行调制，接着用光电探测器进行转换，解调并获取信息的通信技术。它是基于第四代环保节能的白光LED技术的发展而兴起的。白光LED作为光源，在照明领域几乎综合了各种传统光源的优点，与白炽灯、节能灯等相比较，效率更高，价格更低且及寿命更长。同时在通信领域白光LED通信响应时间短、能够高速调制,[3]与传统的射频通信以及其它无线光通信系统相比较，它发射功率高、不占用无线电频谱、无电磁干扰并且无电磁辐射，[4]这些优势使得白光LED通信成为国内外学者研究的趋势和热点。
可见光通信技术可以分为室内可见光通信和室外可见光通信两个大类室外可见光技术现在主要用于智能交通系统。[5]智能交通系统是结合了信息技术，数据通信传输系统，电子控制，电子传感等技术所形成的全方位的一个信息传输系统。相比于传统的交通灯，LED灯亮度高，节能相应时间短，可以减少事故的发生。室外可见光通信技术的主要原理是，将特定的信息通过电脑控制终端传输到LED交通灯上，交通灯将调制的光信号发出，并没车载接收端接受和解调，获取有用的信息。室内可见光通信主要是应用在室内的无线宽带接入网中。用于室内照明的白光LED阵列一边照明,一边接收来自服务器的信息并进行调制,将数据加载到光信号中,室内的终端通过接收设备接收信息并解调,最终将信息传输给使用者。
1.2 国内外研究现状
室内可见光技术始于日本的研究者。最主要的是日本庆应大学的研究团队[6],2000年他们最早提出了利用 LED 照明灯作为通信基站进行信息无线传输的室内通信系统的思想，并且对可见光通信的概念，可行性等做出了许多概念上的理论研究，为该领域的发展奠定了基础。接着日本学者对其展开了一系列的研究和实验，不断探究影响因素，改善光源阵列，接受方式等等，并在“2008年日本电子高新科技博览会”上，现场演示了采用白光LED的高速无线通信系统，但是由于技术的限制和不成熟，最大传输距离仅为20cm左右，尽管如此，已经向世界宣告，新型的通讯方式已经产生，并将带来一场革命。同年，美国政府资助投资 1.85 亿美元，成立“智能照明”项目。[7]它是一个为期10年的计划，涉及多家学院的30多位大学研究人员。同时，可见光通信的标准化工作正在由IEEE(国际电气电子工程师学会)的802.15规范的第7工作组主持进行；[8]并且已经于2011年通过了实现可见光通信的物理层和媒体接入层的标准草案。此时，白光通信技术已经引起了全球研究者的注意，各国纷纷组建研究团队。2011年，英国的学者亦进行了效果喜人的可见光通信演示，并被《时代周刊》评为2011年全球50大科技发明之一。[9]知名的阿尔卡特朗讯贝尔实验室也非常看好可见光通信的发展前景，阿尔卡特朗讯在全球范围举办的2011年创业训练营竞赛中，获得中国区第一名的团队创业提案的技术主题就是可见光通信。2011年10月，多家公司及实业集团更是共同成立了可见光无线通信联盟。