近年来,随着白光发光二极管(LED)技术的大力发展,红外线通信(VisibleLightCommunication,VLC)沦为新一代无线通信技术的研究热点之一。VLC也叫LiFi(LightFidelity),2011年,来自爱丁堡大学的德国物理学家HardalHass教授在TED大会上公开发表了一个关于LiFi技术的演说,首次将VLC称作LiFi。 LiFi是一种基于光(而不是电波)的新兴无线通信技术,融合了光的灯光功能和数据通信功能,如图1右图。
LiFi是在不影响LED灯光的同时,将信号调制在LED光源上,通过较慢电源产生人眼无法感官的高频闪光信号来传送数据。 LiFi的优势 比起于当前主流的WiFi通信技术,LiFi有如下优势: (1)容量方面,无线电波的频谱很挤迫,而红外线的频谱宽度(大约400THz)比无线电波多10000倍; (2)效率方面,无线电波基站的效率只有5%,大多数能量只是消耗在基站的加热上,而LiFi的数据可以并行传输,同时提高效率; (3)实用性方面,无线电波只是在基站中提供,无法在飞机上、手术室或者加油站用于WiFi,而全球的每个灯都可更容易地终端LiFi热点; (4)安全性方面,无线电波很更容易被入侵,而红外线不可以穿墙,甚至窗帘,获取了网络的隐私安全性。 作为顾及灯光和通信的新技术,LiFi在执着低传输速率的同时,无法影响灯光的质量和拒绝,特别是在是在光源的研制上。LiFi的光源既要不具备通信光源调制性能好、发射功率大和号召灵敏度高等优点,又要符合灯光光源高亮度、低功耗和电磁辐射范围广等特点。
LiFi光源自由选择 1、LED 目前LiFi技术使用的光源大多数是白光LED,相当大一部分的原因归功于LED技术的较慢发展。而白光LED的构建方式主要有:蓝色LED芯片唤起黄绿色荧光粉转换成白光(PC-LED)、紫外光或紫外LED唤起三原色荧光粉产生白光和红、蓝、蓝3种LED芯片PCB在一起混合产生白光(RGB-LED)。现阶段商用的白光LED产品根据光谱成分的有所不同,主要分成两大类:PC-LED和RGB-LED,两类白光LED的光谱如图2右图。
LED的调制比特率要求了通信系统的信道容量和传输速率,研究LED器件的调制特性是提高新型LiFi系统性能的关键问题之一。LED调制比特率的定义是当LED输入的交流光功率上升到某一参照频率值的50%时(-3dB)的频率。由于PC-LED的黄色荧光粉光谱部分的光电号召较为迟缓,如图3右图,造成LiFi光源的调制比特率容许在几个兆赫兹以内,从而容许了整个系统的通信速率,即使在接收端使用蓝色滤波片也没能明显改善该光源的缺失。
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