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LED可见光通信——引领未来生活

2021-01-12 16:35:27

  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?就此,我们采访了我国可见光通信专家陈雄斌。

  LED灯“一开一关”信息就传过去了

  辽宁日报: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,而当英国的可见光通信研究被《时代周刊》评为2011年50大发明之一,我们觉得很新鲜。利用照明设备、可见光真的可以实现通信吗?

  陈雄斌:要看是什么样的照明设备,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。

  辽宁日报:现在LED很“热”,但这个“热”是基于它独特的照明功能,没想到它还能实现通信功能,与红外线通信是同一性质吗?

  陈雄斌: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。

  辽宁日报:为何LED能实现通信功能,而普通白炽灯却不能?

  陈雄斌:其实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。

  辽宁日报:具体是怎样的过程?信息从哪里来,又被传到哪里去? LED光在其中扮演什么角色?

  陈雄斌: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。

  辽宁日报:光线是散乱而且是多方向的,在光源和探测器之间存在许多条不同的光路,探测器能够准确地接收吗?

  陈雄斌:因为不同的光路径到达接收机的时间不同,确实存在码间干扰的问题,这是需要解决的,我们通过结合编码调制技术避免了多径效应引起的码间干扰。


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