通信在我们的生活中越来越普遍和重要，通信技术深刻地影响着我们的生活，它的每一个技术进步都会引发关注，我们对光纤通信、对宽带、对无线通信都耳熟能详，不久前，英国可见光通信研究被《时代周刊》评为2011年全球50大科技发明之一。在我国，基于LED可见光通信的智能家居系统和上网系统已经在上海世博会和最近的广州高新技术展示会上展示，并引起了观众的强烈好奇灯光在提供照明的同时，是如何实现通信功能的呢？
可见光通信技术
可见光通信技术，是利用荧光灯或发光二极管等发出的肉眼看不到的高速明暗闪烁信号来传输信息的，将高速因特网的电线装置连接在照明装置上，插入电源插头即可使用。利用这种技术做成的系统能够覆盖室内灯光达到的范围，电脑不需要电线连接，因而具有广泛的开发前景。
特点
与目前使用的无线局域网（无线LAN）相比，“可见光通信”系统可利用室内照明设备代替无线LAN局域网基站发射信号，其通信速度可达每秒数十兆至数百兆，未来传输速度还可能超过光纤通信。利用专用的、能够接发信号功能的电脑以及移动信息终端，只要在室内灯光照到的地方，就可以长时间下载和上传高清晰画像和动画等数据。该系统还具有安全性高的特点。用窗帘遮住光线，信息就不会外泄至室外，同时使用多台电脑也不会影响通信速度。由于不使用无线电波通信，对电磁信号敏感的医院等部门可以自由使用该系统。
LED照明光通信技术
发展前景
目前室内无线通信能满足要求的最好选择就是白光LED。白光 LED在提供室内照明的同时，被用作通信光源有望实现室内无线高速数据接入。目前，商品化的大功率白光LED功率已经达到5W，发光效率也已经达到90lm/W，其发光效率（流明效率）已经超过白炽灯，接近荧光灯。白光LED的光效超过100lm/W并达到200lm/W（可以完全取代现有的照明设备）在不久的将来即可实现。因而LED照明光通信技术具有极大的发展前景，已引起人们的广泛关注和研究。
LED无线通信的研究在日本首先开展
将LED照明灯组成可见光无线通信系统的研究工作，在日本首先开展，并得到日本政府的重视。在2006-11-28发布的科技日报报道：“日本总务省计划与NTT研究所及NEC公司等联手，共同开发一种利用照明灯光传输高速信息的“可见光通信”系统。日本政府将把这一技术作为下一代宽带网普及，预计在5年内实用化“。
室内白光LED无线通信的研究在日本首先开展。日本大学的日本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[4]。他们以Gfeller和Bapst的室内光传输信道为传输模型，将信道分为直接信道和反射信道两部分，并认为LED光源满足朗伯（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（InterSymbol Interference, 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[6]，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。
Tanaka和Komine等人的具体分析
2002年, Tanaka和Komine等人对LED可见光无线通信系统展开了具体分析，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,得到了不同条件下的误码率大小。同年Komine等研究了由墙壁反射引起的多径效应对可见光无线系统造成的影响，分别以OOK、2-PPM、4-PPM、8-PPM调制方式进行仿真，结果表明：在数据率小于60Mbps，接收视场角小于50度的条件下，采用8-PPM调制方式可有效克服墙壁反射引起的多径效应。以后, Komine等继续对LED单元灯的设计布局、可见光传播信道（分直达信道和反射信道两部分）、室内人员走动导致的反射阴影、墙壁反射光,码间干扰对系统性能的影响等展开研究[8]，并得出了不同接收视场角和不同数据传送率下各因素对系统性能的影响曲线。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[9]。2005年, Komine等利用基于最小均方误差算法的自适应均衡技术来克服码间干扰(ISI) [10]。仿真表明在数据率为400Mbps以下时，FIR均衡器和DFE均衡器都可有效减少ISI的影响，当数据率高于400Mbps时，DFE均衡器更能有效克服ISI。
应用前景非常看好
国内在这方面的研究刚刚起步，暨南大学光电工程系的陈长缨教授对LED发光特性、室内通信链路和信道模型进行了初步的研究。
LED照明光无线通信在国外也还出在起步和摸索阶段，但其应用前景非常看好，不仅可以用于室内无线接入，还可以为城市车辆的移动导航及定位提供一种全新的方法。汽车照明灯基本都采用LED灯，可以组成汽车与交通控制中心、交通信号灯至汽车、汽车至汽车的通信链路。这也是LED可见光无线通信在智能交通系统的发展方向。
1999年由香港大学电子工程系的一位教授提出了可见光通信技术，日本KEIO大学的教授发展了该项技术，并于2003年12月成立了可见光通信协会，随着半导体照明技术的发展，可见光通信技术研究发展也获得了新的动力。
普通的灯具如日光灯、白炽灯不适合当作光通信的光源，而LED灯则非常适合做可见光通信的光源，在照明的同时实现较高速率的光通信。
LED照明节能、可靠、使用寿命长，作为下一代主流照明技术正在大力推广。它除了用于背光、照明、显示，还能实现光学无线通信。而红外通信的光源其实也包括LED，只是它发出的光是人眼不可见的红外光，而照明LED发出的光是可见光，所以，可见光通信比红外线（光）通信对人眼睛的安全性要高些。
LED发光是一闪一闪的，因为闪动频率极高，我们的肉眼 “功能太差分辨不出来，这种闪动其实就是一种开、关过程，LED这一开一关就可以承担发送信息的任务了，比如，开就代表“1，关就代表“0，通过信息编码也就是0与1的各种组合，就可以通过灯光来传递了，灯光在空气中传输就类似于光纤通信中信息在光纤中传输一样，这就是LED可见光通信的基本原理。LED作为半导体器件，这种高速的亮灭也就是开关的通断能力是它的特性，而白炽灯因为在亮灭的变化过程中非常容易被损坏，且亮灭变化动作太慢，因而不具备这种通信功能。
来自智能家居系统中央控制器的控制指令信号对LED灯进行调制后转换为光信号，以灯光照射的方式实现下行传输，在灯光照射范围内安置的接收设备就可以接收光信号，并能把光信号转换为电信号，实现信息、指令的接收。LED光源是一个电光信号的转换器，可当作光学无线局域网络（WLAN）数字发射机的光源。
大家熟知的光纤传输，得拉线、布网，而可见光通信借用照明网络中的照明灯进行通信，只要在有LED照明范围内的自由空间就可以实现无线数据通信。目前常用的无线射频通信中的射频信号对人体有害，且容易对其他设备产生电磁干扰，不适宜在电磁敏感区使用，而LED可见光通信则没有这些问题。此外，LED通信还具有安全性高的优势，用窗帘遮住光线，信息就不会外泄至室外。
现在有很多种无线通信技术，如蓝牙、Wi-Fi、WiMax和LTE等，LED可见光通信虽然有很多优点，但是还不能、也没有必要完全取代其他无线通信方式。 LED可见光通信让我们多了一种无线技术的选择，让我们能在不希望或不可能使用无线电传输网络的场合比如飞机上、医院里发挥它的作用。
目前手机和无线终端发出的射频信号会对飞机的导航和通讯系统造成干扰，容易影响飞行安全，所以飞机上乘客的通信愿望是要被限制的，但是有了LED可见光通信，只需在飞机上加装一个中央控制器，将接收到的卫星信号输送到乘客座位上的LED阅读灯上，此时的LED阅读灯作为一个网络接入点，接收并发射信息，放置在其下方的笔记本电脑就能接入互联网；再比如医院，高频电磁波类型的无线通信干扰可能会对某些仪器造成损害，特别是在手术中，那么这个时候也可以用可见光通信安全、高效地控制某些设备或传输X光图像等。另外LED通信还可用于智能交通系统，实现交通信息的实时广播和身份识别等功能。
LED可见光通信将会有直接而广泛的应用，会深入到每个家庭和单位，发挥更大的通信作用。
比如将来的智能家居系统可实现照明网络和通信网络的融合装在墙上的中央控制器可以控制家里和安防系统的电器，并有触摸屏。当启动了某个指令，控制器将这个指令传给LED光源，LED光源再通过可见光传到光照范围内的电器上，由于电器上安装有微小的探测器，接收到指令后就会进行相应的动作。而我们对中央控制器的指令既可以通过触摸屏操作，也可以像刚才我演示的那样通过手机来发送，手机充当了智能家居系统的集中遥控器，这得益于我们为中央控制器开发的网络远程接入功能。这套智能家居系统使人们可以随意控制家居电器，比如，下班回家前在路上，你可以用手机控制家里的LED灯指挥家电工作，电饭锅煮饭、热水器打开、空调开启，回家后可马上享用。要享受这种生活很容易，系统改造只需三步。第一步是用我们的LED灯替换旧的灯具；第二步是给中央控制器插上电；第三步是给受控电器加装白光通信接收机。不需要重新布线，非常方便。
LED可见光通信的前景十分喜人。
欧美日韩等发达国家都在加紧研制和发展这一领域，在某些方面达到了较高的技术水平，我国在这方面通过国家的重视和科研人员的努力，不但掌握了LED可见光通信的先进技术，而且有了实际的应用设计，正处于产业化的前夜，产业界的应用需求是技术发展的不竭动力，我们正在开展低照度可见光通信以及单片集成可见光接收机芯片设计等研究工作。我们相信，LED可见光通信技术的发展必然会使大家的生活更舒适、更便捷，也能为无线通信的发展提供新的解决方案。
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