由于性能大幅度增强缘由

和白炽及荧光灯相比，白光发光二极管()具有寿命长、光效高、功耗低、无辐射、安全性好、可靠性高等特点，被称为 绿色照明 并得到迅猛发展。白光LED在未来市场极具竞争力。世界范围内约140多亿的白炽灯转换成更节能的LED。日本政府10年前就将LED作为21世纪照明技术，中国政府也发布了在几年内逐渐结束白炽灯的销售政策。

除照明优势外，LED还具有响应时间短和高速调制等特性。白光LED高速调制所引发的光闪烁不容易被人眼察觉，可以在照明同时提供数据通信的功能。这类在 80~780nm可见光谱段进行数据通信的技术简称为可见光通信(VLC)技术。VLC在中、短距离安全保密通信、高精度准确定位、交通运输通讯和室内导航等领域具有很大潜力，尤其是可以替代射频(RF)解决 最后1m 的问题。和无线电波相比，可见光通信有很多优势：1)信息量在以摩尔法则发展，无线电频谱很多频段已被占用，VLC利用的是高于 THz且尚属于空白频谱的可见光频谱，不受使用许可证限制；2)可见光不能穿透建筑墙，相互邻近封闭单元中VLC信号不会相互干扰，安全性高，保密性好； )可见光收发器件装备简单，价格低廉；4)可见光波长属于亚微米级，在准确方向定位上具有明显优势；5)VLC能够替代无线电在某些电磁干扰敏感的特定场合(如飞机、医院、核电站或者石油钻探等)中的应用。

VLC和RF相比最明显的不足是可见光传输速率受通信距离限制相对明显。VLC采取非相干通讯模式，VLC通信路径损失是距离的4次方，而相对RF来讲，消耗是距离的平方。LED具有固有非线性电流-强度特性，性能随温度增加而急剧下落，输出光色和设备寿命也快速减少。此外，灯光变暗会对传输功率和传输性能产生一定影响。这些不利因素限制了VLC的应用，VLC也不可能完全取代高速RF通讯。如何充分利用VLC优势，克服不利因素以提升VLC通信性能是当今研究的热点。

VLC技术最早于1999年由香港大学GranthamPang提出并针对VLC开展了音频传输的研究。日本随后对VLC展开了积极深入的研究。200 年，可见光通信协会(VLCC)在日本成立。目前，越来越多的机构和组织致力于VLC关键技术的研究。典型的研究机构包括：欧洲项目家庭千兆接入网(OMEGA，Home Gigabit Access Network)、美国光通信中心(UCL)、德国海因里希赫兹、夫琅禾费通讯研究所、荷兰飞利浦公司、法国电信、牛津大学、澳大利亚莫纳什大学以及中国科学技术大学、复旦大学等。这些机构在VLC的理论、算法、仿真及实验方面做出了突出性成果。但VLC的发展尚处于起步阶段，和成熟工业、生活以及军事应用之间还有一段距离，很多的技术难点亟需解决。而目前随着我国LED产业快速爬升，目前已在 可见光通信系统关键技术研究 取得了重大突破，实时通讯速率提高至50gbps(比特每秒)，相当于0.2秒就能完成一部高清电影的下载。

VLC基本链路及通讯标准

1.1VLC基本链路

室内VLC基本链路

光源

白光LED主要有三种类型：红绿蓝混合形成白光的RGB-LED、蓝光LED激发荧光粉后混合成白光的PC-LED和在紫外LED表面通过红绿蓝荧光粉混合产生白光的UV-LED。UV-LED在白光形成中能量损耗大，光效低，实际运用中很少见。对PC-LED，蓝光LED的调制带宽大约是 5MHz，遭到黄光分量影响，其调制带宽只有几兆。为提高调制带宽，通常加入蓝光滤波器滤除黄光份量。PC-LED本钱低，驱动简单，在照明中应用普遍。RGB-LED中三个LED可以独立调制。应用多路波分技术可以使得每一个RGB-LED获得15MHz调制带宽。该类型LED价格昂贵，驱动相对复杂，具有高效灵活的照明效果以及较高调制带宽，在未来市场潜力很大。

接收器

PIN二极管、雪崩二极管(APD)及图像传感器是VLC中用到的接收器。PIN光电二极管价格低、接收面积大、敏感度高以及对温度不太敏感，应用广泛。APD光电二极管接收敏感度高、接收面积小但价格昂贵。图像传感器能够在不相互干扰情况下同时取得图像和数据信息。由于图像传感器只检测LED传来像素的光强度，即使有多个光源同时传输数据，图像传感器仍能成功接收到它所要需要的数据。图像传感器尤其合适准确定位系统。

1.2通信标准

2007年，日本发布了JEITACP-1221 可见光通信系统 以及JEITACP-1222 可见光ID系统 。2009年，IrDA和VLCC联合制定了 IrDA可见光通讯物理层技术要求 。欧洲OMEGA也在致力于家庭网络开发。但这些标准都没有充分考虑闪烁和调光问题。统筹照明及节能，IEEE2012年批准了802.15.7标准。

IEEE802.15.7对VLC定义了4类运用：局域网通信(VLAN)、定位增强信息广播、高分辨力定位(自动定位)和中等分辨力定位(室内导航)。该标准提供了高速VLC通讯无闪烁可适应调光机制[8]，支持点到点和星型等多种网络拓扑结构，并对双向通信和广播模式物理层和媒体存取控制(MAC)层进行了规定。其中，PHYI为室外低速通信应用，其传输速率为12~267kb/s，PHYII用于室内中速通讯运用，传输速率为1.25~96Mb/s。PHYIII用RGB作为传输源和接收器，其速率范围为12~96Mb/s。IEEE802.15.7没有涉及到千兆速率。德国物理学家HaraldHaas提出了LightFidelity(Li-Fi)并进行标准化。该标准计划在未来达到10Gb/s传输速率。除了VLC可以在GPS所不能发挥作用的室内和峡谷等场合进行定位，还可以用于水下通信、军用设备通信、电力线通信(PLC)及以太网供电(PoE)链路综合等。为了能够让VLC充分发挥其应用潜力，更为广泛应用的VLC国际标准还需要进一步开发。

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