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發(fā)布日期:2022-04-17 點擊率:17
近年來,隨著白光發(fā)光二極管(LED)技術(shù)的大力發(fā)展,可見光通信(Visible Light Communication,VLC)成為新一代無線通信技術(shù)的研究熱點之一。VLC也叫LiFi(Light Fidelity),2011年,來自愛丁堡大學(xué)的德國物理學(xué)家Hardal Hass教授在TED大會上發(fā)表了一個關(guān)于LiFi技術(shù)的演講,首次將“VLC”稱為“LiFi”。
LiFi是一種基于光(而不是電波)的新興無線通信技術(shù),結(jié)合了光的照明功能和數(shù)據(jù)通信功能,如圖1所示。LiFi是在不影響LED照明的同時,將信號調(diào)制在LED光源上,通過快速開關(guān)產(chǎn)生人眼無法感知的高頻閃爍信號來傳送數(shù)據(jù)。
LiFi的優(yōu)勢
相比于當(dāng)前主流的WiFi通信技術(shù),LiFi有如下優(yōu)勢:
(1)容量方面,無線電波的頻譜很擁擠,而可見光的頻譜寬度(約400THz)比無線電波多10000倍;
(2)效率方面,無線電波基站的效率只有5%,大多數(shù)能量只是消耗在基站的冷卻上,而LiFi的數(shù)據(jù)可以并行傳輸,同時提高效率;
(3)實用性方面,無線電波只是在基站中獲取,不能在飛機上、手術(shù)室或者加油站使用WiFi,而全球的每個燈都可容易地接入LiFi熱點;
(4)安全性方面,無線電波很容易被侵入,而可見光不可以穿墻,甚至窗簾,提供了網(wǎng)絡(luò)的隱私安全。
作為兼顧照明和通信的新技術(shù),LiFi在追求高傳輸速率的同時,不能影響照明的質(zhì)量和要求,尤其是在光源的研制上。LiFi的光源既要具備通信光源調(diào)制性能好、發(fā)射功率大和響應(yīng)靈敏度高等優(yōu)點,又要滿足照明光源高亮度、低功耗和輻射范圍廣等特點。
LiFi光源選擇
1、LED
目前LiFi技術(shù)采用的光源大多數(shù)是白光LED,很大一部分的原因得益于LED技術(shù)的快速發(fā)展。而白光LED的實現(xiàn)方式主要有:藍色LED芯片激發(fā)黃綠色熒光粉轉(zhuǎn)換成白光(PC-LED)、紫外光或紫外LED激發(fā)三原色熒光粉產(chǎn)生白光和紅、綠、藍3種LED芯片封裝在一起混合產(chǎn)生白光(RGB-LED)。現(xiàn)階段商用的白光LED產(chǎn)品根據(jù)光譜成分的不同,主要分為兩大類:PC-LED和RGB-LED,兩類白光LED的光譜如圖2所示。
LED的調(diào)制帶寬決定了通信系統(tǒng)的信道容量和傳輸速率,研究LED器件的調(diào)制特性是提升新型LiFi系統(tǒng)性能的關(guān)鍵問題之一。LED調(diào)制帶寬的定義是當(dāng)LED輸出的交流光功率下降到某一參考頻率值的50%時(-3dB)的頻率。由于PC-LED的黃色熒光粉光譜部分的光電響應(yīng)比較滯后,如圖3所示,導(dǎo)致LiFi光源的調(diào)制帶寬限制在幾個兆赫茲以內(nèi),從而限制了整個系統(tǒng)的通信速率,即使在接收端采用藍色濾波片也未能明顯改善該光源的缺陷。
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