通讯设备彩页设计片

高艺杰

[摘 要]LED可见光传输技术是利用萤光灯或是白光LED等室内照明设备，发出肉眼感觉不到的高速明暗闪烁的讯号，以无线方式来传输数据，从而实现多路通信的传输。可见光通信具有无电磁辐射、易保密等特点，尤其借助了照明平台，所以不需要采用另外的传输介质；采用广播方式，受体的数量即容量受到的制约小等有点

[关键词]LED VLC系统 光通信

中图分类号：TD681 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）27-0015-01

1、引言：

LED照明技术与传统的照明技术相比工作寿命长耗电量低并且相应时间快，可作为高速器件。另外，LED光源可塑性高，相对于传统的照明具有节能环保的良好优点。这项技术的兴起使得光通信技术更加完善，更加高效。

2、研究内容

2.1 LED的基本特性

LED光源有发光强度和发光功率两个基本的特性参数，白光LED不仅可以提供室内照明，并作为信号光源用一实现无线数据传输。通过建立分析信道传输模型，计算白光LED照明光源通信信道参数，合理设计LED光源的光功率朗伯分布、增加光学透镜折射率、减小接收机视角均可以增加光电探测器的有效接收面积，从而提高信道传输增益。

2.2 组成及工作原理

图1描述了一个基本的光通信系统组成，其主要包括信号发送部分和信号接收部分。在发送端，由编码器编码的数据经信号调制电路转换成发送电信号，然后驱动LED 路灯光源发送光信号经自由空间光通路到信号接收端。在接收端，通过光传感器和放大器检出光信号并转换成电信号。最终经解调电路、解码器获得相应数据。

3、可见光通信的电路设计

3.1 发射端电路设计

控制电路：由STM32主控芯片控制電路，STM32采用ARM Cortex内核，输出脉冲调制信号。低通滤波器：采用带宽为30KHz的低通滤波器，用于消除干扰信号。LED驱动电路：采用线性恒流电路的设计思想为LED提供稳定的电流，从而使白光LED可以稳定的发光。

3.2 接收机设计

光二极管：光电二极管采用光电二极管接收可见光数据 将光信号转换为电信号.由于PIN光电二极管的光电转换线性度好、响应速度快、价格较低且无需高工作电压 所以本设计中采用该光电传感器的光谱范围足够宽，工作波段覆盖可见光波长范——而且具有光电转换效率高、响应速度快、线性度好、信号失真小的特点。同时，为了能扩大光电传感器的接收范，高信道传输质，延长通信距离 还为光电传感器增加了透镜对发送的可见光进行聚焦。信号调理电路：信号调理电路由信号转换与限幅电路、带通滤波电路和信号放大电路组成。变化的光信号由光电二极管检测出来后 首先经过第一级运放电路实现电流电压信号的转换，并且在第一级运放电路中加入了限幅电路 从而实现对强光信号的检测。转换得到的电压信号通过带通滤波器滤除信号干扰成分后，输入约15dB增益的放大电路进行放——放大后的信号输出到单片机控制电路进行信号解调。控制电路：由STM32主控芯片控制电路，实现接收机数据接收与通信。

4、测试实验与结果

为了验证VLC系统的传输效果，在室内对系统进行测试，普通LED射灯通过可见光发射机电路的改装，在进行照明的同时发送信息，将课可见光接收机接入PC机通过串口的调试，就能接受到LED灯发送的地址。

5、结束语

可见光通信在国内外还处于起步和摸索阶段，但其应用前景非常看好。本研究通过采用相应的调制解调技术，借由现有的技术与设备条件，快速验证了LED灯实现可见光通信的可行性，并且通过光通信方式完成了对LED灯工作状态的实时数据传送，为光通信智能化管理提供了一个新的思路和参考。同时随着技术的进步与方案的优化，LED 灯实现光通信将更加完善。

参考文献

1.《光无线通信技术与下一代超宽带家庭接入网》

2.《可见光通信在室外LED路灯上的实现》

3.《白光LED室内可见光通信的关键技术》

4.《基于室内LED光源的无线通信技术研究》

5.《室内可见光无线通信调制方法》

6.《基于LED照明系统的可见光无线通信系统研究》