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DCS系統

LiFi這么火!你知道什么樣的光源才能用作可見光通信

發布日期:2022-04-17 點擊率:21

    近年來,隨著白光發光二極管(LED)技術的大力發展,可見光通信(Visible Light Communication,VLC)成為新一代無線通信技術的研究熱點之一。VLC也叫LiFi(Light Fidelity),2011年,來自愛丁堡大學的德國物理學家Hardal Hass教授在TED大會上發表了一個關于LiFi技術的演講,首次將“VLC”稱為“LiFi”。

  LiFi是一種基于光(而不是電波)的新興無線通信技術,結合了光的照明功能和數據通信功能,如圖1所示。LiFi是在不影響LED照明的同時,將信號調制在LED光源上,通過快速開關產生人眼無法感知的高頻閃爍信號來傳送數據。

  LiFi的優勢

  相比于當前主流的WiFi通信技術,LiFi有如下優勢:

  (1)容量方面,無線電波的頻譜很擁擠,而可見光的頻譜寬度(約400THz)比無線電波多10000倍;

  (2)效率方面,無線電波基站的效率只有5%,大多數能量只是消耗在基站的冷卻上,而LiFi的數據可以并行傳輸,同時提高效率;

  (3)實用性方面,無線電波只是在基站中獲取,不能在飛機上、手術室或者加油站使用WiFi,而全球的每個燈都可容易地接入LiFi熱點;

  (4)安全性方面,無線電波很容易被侵入,而可見光不可以穿墻,甚至窗簾,提供了網絡的隱私安全。

  作為兼顧照明和通信的新技術,LiFi在追求高傳輸速率的同時,不能影響照明的質量和要求,尤其是在光源的研制上。LiFi的光源既要具備通信光源調制性能好、發射功率大和響應靈敏度高等優點,又要滿足照明光源高亮度、低功耗和輻射范圍廣等特點。

  LiFi光源選擇

  1、LED

  目前LiFi技術采用的光源大多數是白光LED,很大一部分的原因得益于LED技術的快速發展。而白光LED的實現方式主要有:藍色LED芯片激發黃綠色熒光粉轉換成白光(PC-LED)、紫外光或紫外LED激發三原色熒光粉產生白光和紅、綠、藍3種LED芯片封裝在一起混合產生白光(RGB-LED)。現階段商用的白光LED產品根據光譜成分的不同,主要分為兩大類:PC-LED和RGB-LED,兩類白光LED的光譜如圖2所示。

  LED的調制帶寬決定了通信系統的信道容量和傳輸速率,研究LED器件的調制特性是提升新型LiFi系統性能的關鍵問題之一。LED調制帶寬的定義是當LED輸出的交流光功率下降到某一參考頻率值的50%時(-3dB)的頻率。由于PC-LED的黃色熒光粉光譜部分的光電響應比較滯后,如圖3所示,導致LiFi光源的調制帶寬限制在幾個兆赫茲以內,從而限制了整個系統的通信速率,即使在接收端采用藍色濾波片也未能明顯改善該光源的缺陷。

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