基于白光LED的室内可见光通信系统发射端电路设计仿真(2)
1．1 LED可见光无线通信的发展概要
可见光通信技术 (Visible Light Communication，简称VLC)，是利用发光二极管(LED)能够快速切换、易调制的特点，将信号经过LED器件调制，发出人眼无法察觉到的高速调制光载波信号在空气中自由传播，最后经过光电二极管(PD)等光电转换器件接收、再生、解调信号来实现信息传递。基本的方法是将联网技术嵌入白光LED照明之中[2]。白光LED照明光源在取代现有的传统照明光源(如：荧光灯，日光灯)后，这些照明设备可经由有线设备接入高速互联网。
可见光通信（VLC）的历史可以追溯到1880年，一位出生于加拿大的苏格兰人Alexander Graham Bell展示了使用Photo phone转交了几百米的对调制阳光的讲话的实验。有趣的是，要注意这实际上先于通过无线电传输语音。目前可见光通信技术随着白光LED照明技术的发展而兴起，主要可分为室内可见光通信 (Indoor Visible Light Communication)和室外可见光通信(Outdoor Visible Light Communication)两大类[3]。
1.1.1 室外LED可见光无线通信技术
室外LED可见光无线通信技术目前主要应用在智能交通系统(ITS)中，其中，香港大学G．Pang等人在1998年提出利用LED交通指示灯为车辆传输语音广播信号，将语音信号通过OOK调制加至LED光源的方案，实现了低速的无线LED可见光传输系统。而日本KEIO大学Kitano等人在2003年提出了LED公路照明通信系统。Pang等人只是对利用LED交通灯进行语音传输这个方向展开研究，Kitano等人的研究只
在LED公路照明通信系统中分析了在不同的接收方向角和视场角下信噪比的好坏，得到了在一定误码率下信噪比和接收数据率的关系，最后数据认为LED可见光公路照明通信系统优于红外公路交通通信系统。
随着智能交通系统研究的深入，又出现了以LED交通灯、汽车前后LED灯之间构成的交通灯至汽车和汽车前灯至汽车尾灯这两类可见光通信系统。之后Okada等人提出利用二文LED阵列组成发射机和二文图像传感器组成接收机，来构成并行LED可见光通信系统，并利用接收图案的空间频率分量特征对车辆进行定距。Wook和Komine等人对交通灯至汽车的LED可见光通信系统进行了分析后，对不同的接收机性能进行比较，认为在系统中采用二文图像传感器的接收机性能优于采用雪崩光敏二极管的接收机，并指出在某一条件下一盏交通灯最佳的LED单元灯数目是50 * 50。
1.1.2 室内LED可见光无线通信技术
通常室内LED可见光无线通信技术主要应用在室内无线宽带接入网中。最早是日本KEIO大学的Tanaka等人和SONY计算机科学研究所的Haruyama在2000年提出了利用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。他们参考了Gfeller和Bapst的室内光传输信道的传输模型，将信道分为直接信道和反射信道两部分，并认为LED光源满足Lambertian照射形式，且以强度调制直接检测(IM—DD)为光调制形式进行了建模仿真，获得了数据率、误码率以及接收功率等之间的关系，认为当传送数据率在10Mbps以下的系统是可行的，码间干扰(ISI)和多径效应是影响系统性能的两大因素。2001年，Tanaka等人在原来的基础上分别采用OOK-RZ调制方式与OFDM调制方式对系统进行了仿真，结果表明：当传送数据率在100Mbps以下时这两种调制技术都是可行的，当数据率大于100Mbps时，OFDM调制技术优于OOK-RZ调制技术[4]。
2002年，Tanaka和Komine等人具体分析LED可见光无线通信系统，包括光源属性、信道模型、噪声模型、室内不同位置的信噪比分布等，求出了系统所需的LED单元灯的基本功率要求，并分别以OOK-RZ、OOK-NRZ、m-PPM调制方式进行仿真分析，得到了在不同条件下的误码率。同年，Komine等提出了一套结合电力线载波通信和LED可见光通信的数据传输系统，以SC—BPSK调制方式进行了系统仿真，得到系统在数据率为1Mbps条件下是可行的结论[5]。同年，Komine等研究了由墙壁反射引起的多径效应对LED可见光无线系统造成的影响，在数据率小于60Mbps，接收视场角小于50度的条件下，分别以OOK、2-PPM、4-PPM、8-PPM调制方式进行仿真，最终发现采用8-PPM调制方式克服墙壁反射引起的多径效应最明显[6]。