基于白光LED的室内可见光通信系统发射端电路设计仿真(7)
响应时间主要取决于载流子寿命、器件的结电容及电路阻抗。不同材料制得的白光 LED响应时间各不相同，利用荧光材料再发光制成的白光LED由于其产生机理不同，响应时间还受到荧光粉的发光时间有关，从而会限制其在高比特速率系统中的应用。因此在高速率的可见光信道系统中，必须考虑设计如何减小白光LED的响应时间。
2.3.3 线性特性
图 2.9 所示是通过白光LED的调制信号与输出光功率的关系曲线。为了获得线性调制，使工作点处于输出特性曲线的直线部分，必须在加调制信号电流的同时加一适当的偏置电流 Ib，这样就可以使输出的光信号不失真。
图2.9 LED 调制特性曲线
从白光LED的特性可以看出其具有的高响应速度，能适应高速调制的通信系统。在整个可见光通信系统中，白光LED是整个系统能完成通信的基础。在下章中，论文将讨论发射端电路的设计。
3 室内LED无线通信系统发射端电路设计
无线光通信技术是一种宽带无线接入技术，是光通信技术和无线通信技术相结合的产物，它以光信号为载体，通过大气、水等介质作为传输媒质来进行光信号传送。它的分类如图 3.1 示。
图 3.1 光通信的分类
室内无线光通信是将无线光通信应用在室内计算机网络及办公设备的通信。目前室内无线光通信的主要通信方式为红外通信。20 世纪 90 年代后期，随着全光接入技术的发展和人们对高速无线宽带通信的要求，一种信息容量大和部署灵活、文护方便、安全保密的无线光通信技术，得到了人们的极大关注，它为无线宽带接入的快速部署提供一种灵活的解决方案，这就是可见光通信[11]。
白光LED的响应灵敏度非常高，具有良好的调制特性，因此可以用白光LED进行超高速数据通信。可见光通信是一种在白光LED技术上发展起来的新兴的光无线通信技术。与传统的射频通信和其它光无线通信相比，可见光通信具有发射功率高、无处不在、无电磁干扰、节约能源等优点，因而可见光通信技术具有极大的发展前景。
3．1 可见光通信系统结构
图3.2所示是我国目前已有的常见可见光无线局域网的系统结构图。该网络由计算机、可见光无线集线器(VLC Hub)、可见光通信适配器(VLC Adapter)、白光LED 光源、光电探测器(PD)及相应信号处理单元组成。计算机终端用户的信息通过可见光通信适配器(以下简称适配器)将光信号发射给天花板上的光电探测器；光电探测器将转换的电信号送入可见光无线集线器；可见光无线集线器再将接收到的用户光信号经过简单处理之后，以广播的方式通过主光源发射出去。在接收端，计算机的适配器将发给自己的信息解调出来，送入终端用户，实现了局域网内的通信。在通信链路建立的过程中，为了识别不同的用户信息，采用光码分多址(OCDMA)技术作为系统的多址通信方式[12]。
图3.2可见光通信的无线局域网系统结构示意图
3.1.1光源
在可见光无线局域网中存在两种通信链路（即双工系统），即前向链路(Forward Link)和反向链路(Reverse Link)。前向连路中使用的光源称之为“用户光源”，这种光源安装在适配器上，具有较小的发射面积，且经过简单的准直。反向链路中使用的光源称之为“主光源”，这种光源安装在天花板上，是一种具有较大发射面积的白光LED阵列灯，它同时用于室内的照明。在局域网中，每个计算机用户的适配器上都有一个用户光源，同时所有的用户都共用相同的主光源[13]。在可见光无线局域网中，主光源具有通信与照明的双重作用，这是因为白光LED的亮度很高，且调制速率非常高，人眼完全感觉不到光的闪烁。