LED可见光无线通信的现状和发展方向

LED照明具有节能、可靠、使用寿命长等特点,被认为是下一代主流照明技术。LED照明与光无线通信技术相结合,构建出LED可见光无线通信系统。简要介绍了LED可见光无线通信技术在国外的研究现状,分析了它的关键技术,并从应用角度出发阐述了LED可见光无线通信技术的发展趋势。     

基于LED的可见光通信系统预均衡技术研究

目前发光二极管(LED)调制带宽一直是制约可见光通信(Visible-Light Communication,VLC)领域的一个瓶颈,一般普通的商用白光LED调制带宽只有几兆左右,严重制约可见光通信系统发展。基于提高LED的调制特性角度对可见光LED调制特性进行分析和实验论证。实验结果表明,通过基于FPGA产生信号通过预均衡驱动电路加载到蓝光LED,利用OOK-NRZ调制方式实现100Mbit/s速率,从而有效提高可见光通信系统中带宽问题。     

APSK调制在基于自适应OFDM的可见光 通信系统中的应用研究 

正交频分复用（OFDM）技术具有频谱利用率高、抗干扰性能好等优点,在基于发光二极管（LED）的可见光通信系统中得到广泛应用。为了减小LED非线性的影响,将幅度-相移联合键控（APSK）与OFDM技术相结合的传输方式引入可见光通信系统中。同时为了提高可见光通信系统的整体性能,实现系统带宽资源的充分利用,将OFDM调制与自适应技术相结合,即根据信道状况的不同,在各个子信道上使用相应阶数的APSK调制方式。文章介绍了3种典型的基于自适应资源分配算法的OFDM技术,并与基于相同阶数APSK调制的OFDM技术进行比较。仿真结果表明,APSK信号的包络要比QAM信号小,自适应OFDM技术的性能要明显优于基于相同阶数APSK调制的OFDM技术。     

可见光波段衍射光学元件衍射效率测量

本文简要介绍了衍射光学元件衍射效率的理论计算原理,给出了一些衍射效率的测量方法;在此基础上设计了一套实用的衍射效率测量系统,并针对一个中心设计波长为546.1nm,F数为4的折衍射混合透镜进行测试,给出了测试结果和分析;此测试系统对衍射光学元件的设计加工具有实际意义.     

可见光通信中高阶调制格式研究

可见光通信（VLC）系统采用发光二极管（LED）作为光源,使得系统具有照明与通信的双重作用,从而极大地节约了能源。LED调制带宽有限是VLC技术发展的主要障碍,研究者们已经提出了用于扩展调制带宽、提高传输速率的多种技术,如蓝光过滤、均衡技术、多输入多输出（MIMO）技术、高阶调制格式、波分复用技术、离散多音调调制等。VLC系统的传输速率可以通过这些技术中的某种技术或者几种技术相结合得到大大提高。本文采用各子载波调制为MQAM的OFDM技术对可见光通信的影响,介绍了可见光通信系统,并通过SIMULINK仿真分析了MQAM调制的星座图,平均功率谱密度及误码率,进一步证明了高阶正交幅度调制（MQAM）可以调高频带利用率并降低误码率,采用256QAM调制频带利用率提高为16QAM调制的2倍。     

光束腰半径对空间相干光通信外差效率的影响

外差效率是影响相干光通信的重要因素,研究中入射光为艾里斑分布,以高斯光为本振光为基础建立了外差效率模型,研究了高斯光束腰半径变化对外差效率的影响,并进行了仿真。结果表明,探测器半径和束腰半径的比值是1.53,且束腰半径和系数F的比值是0.8时,可以实现约为83.3%的最佳外差效率。光束腰半径的变化对外差效率的影响较大,随着本振高斯光束腰半径的继续增大,外差效率迅速降低,即系统性能严重下降。该研究对相干光通信技术中外差效率的研究具有重要的指导意义。     

相位调制对双泵浦光参量放大器增益的影响

双泵浦波在光纤中的传输可以用耦合非线性薛定谔方程来描述，在群速度失配不能忽略和可以忽略两种情况下进行增益计算，并采用升余弦滚降信号作为相位调制信号，从理论上得到了双泵浦光参量放大器增益的解析解与数值解，并由此得到增益曲线。得到采用不同波长的泵浦波，也就是在群速度失配的情况下，增益要比群速度匹配的情况下大些。采用不同波长的泵浦波有利于提高光参量放大器的增益。且在相位调制的上升和下降时间段，增益有起伏的特点。     

基于粗糙集改进的KNN级联均衡器抑制LED非线性研究

针对LED非线性响应导致可见光通信性能严重下降的问题,提出基于粗糙集理论改进的k最近邻(KNN)算法,并与最小均方(LMS)算法相结合,设计了级联均衡器。首先,根据接收端星座点分布特征,将训练集数据空间划分为不同的区域,并对不同区域采用不同的分类策略,从而降低了传统KNN算法的计算复杂度;然后,提出将LMS均衡器与改进的KNN均衡器相结合。第1级LMS均衡器有助于降低样本点的弥散度,为提高第2级改进KNN均衡器的分类准确性和减小计算复杂度提供了条件;最后,采用蒙特卡罗方法对系统进行了仿真实验。实验结果表明,改进KNN算法的复杂度约为传统KNN算法的1/9,且不会牺牲分类准确性。同时,使用所提的LMS算法和改进KNN级联均衡器能显著改善可见光通信系统的性能。     

基于机器视觉的LED阵列自动分选系统设计

该文针对LED照明产品的特征,设计一台基于机器视觉的LED阵列自动分选系统。系统利用数字图像处理技术对发光LED阵列进行识别、亮度分析和数量统计,实现对产品发光质量的检测及自动分选。PC软件完成测量控制功能,简化硬件结构,降低成本。用户可根据不同测量对象配备相应的滤镜和设置检测精度、曝光时间等采集参数,提高了系统的可移植性和维护性。     

基于电阻温度系数的GaN基LED结温测量研究

实验研究了不同驱动电流下GaN基LED的电阻与温度的关系,发现LED的电阻随工作温度的升高而减小,且两者成线性关系;通过线性拟合得到的电阻温度系数值在宽的驱动电流范围内维持稳定。利用这一特性,可以通过标定单个设定电流下的电阻温度系数,实现任意工作电流(该工作电流应处于电阻温度系数维持稳定的电流范围内)作用下LED结温的测试。     

发光二极管寿命预测技术

发光二极管是一种日益应用广泛的节能环保照明器件,随着其成本的下降和各国对低效灯具的限制,它的市场需求更将逐步增加,这是照明技术的发展方向.该文在介绍了发光二极管和加速寿命试验的发展历史的基础上,综述了适用于发光二极管的两种试验,分析了发光二极管的失效机理,展望了其寿命预测技术的发展趋势和前景.     

LED模拟太阳光谱的理论研究

分析了LED在照明方面存在视觉缺陷的原因。提出一种利用LED模拟太阳光谱的设计方案。将不同颜色的LED发出的光充分混合,检测输出光光谱与太阳光光谱之间的拟合度。设计中给出光谱曲线与太阳光光谱曲线的对比图。     

基于可见光通信的室内定位方法

可见光通信是利用白光LED（lighting emitting diode）固态光源在照明同时实现通信的新型绿色通信技术,基于可见光通信的新型室内定位方法具有室内传统无线定位方法难以替代的优势.文章介绍了基于可见光通信的室内定位方法研究现状,归纳总结了基于LED标签、接收光信号强度检测以及图像传感器成像3类可见光定位方法,详细分析了3种方法的基本原理,并对可见光定位方法的研究趋势进行了阐述.     

PDMA的可见光通信系统

提出了一种基于新型非正交多址接入技术——图样分割多址接入（PDMA）技术的可见光通信系统.PDMA技术可同时优化多用户可见光通信系统的发送端和接收端,实现非正交传输.在发送端,在相同的时域和频域资源内,为实现资源复用,需要将多个用户信号的功率域、空域、编码域进行单个或多个联合编码.接收端进行多用户检测时,采用消息传递算法优化可见光通信系统的整体性能.相比于正交频分复用多址接入技术,PDMA技术在支持用户数量方面能够提供150%的过载增益.对可见光通信系统进行了理论分析、模拟仿真和实验验证,实验结果表明,在有限的LED带宽约束下,当误码率达到10^-3时,传输距离可达120 cm.     

基于LED光通信的传感数据自组织自恢复系统

针对物联网传感信息传输的特定需求,在LED（Light Emitting Diode）照明功能基础上,引入可见光通信功能。充分开发了基于光网络的信息传输自组织、自恢复功能,提出了系统节点设计方法和底层信号链路linux驱动方法,阐述了路由发现算法与通信协议的实现过程。并就嵌入式系统环境下的自组网、自协调过程进行了编程调试与有效测试,得到相应的实验数据。验证了系统架构、传输过程和核心算法的可行性和完备性,为实用研发奠定了坚实的理论基础。