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LED路灯向可见光通信领域发展
http://www.ledfm.com/news/189.html   发布日期:2014-05-08   来源:恩东照明
    被誉为“绿色照明” 的LED半导体照明技术在近几年发展迅猛。与传统照明光源相比,白光LED不仅功耗低,使用寿命长,尺寸小,绿色环保,更具有调制性能好,响应灵敏度高等优点。利用LED的这种特性,它能用作照明的同时,还可以把信号调制到LED可见光束上进行数据传输,实现一种新兴的光无线通信技术。光通信就是以光波为载波的通信,即用基带信号对光波进行调制。常用的调制方式包括: OOK、CCM (Color Code Modulation) 、HHW (HighHamming Weight) 、VPM、R-RZ 等。本研究采用相对简单的强度调制直接检测,即IMDD,属于非相干通信系统。通常IMDD系统分为二进制系统和多进制系统,此处选择二进制系统,并采用OOK编码   
    与传统射频无线技术相比,VLC可利用带宽高,具有更高的安全性和私密性,不产生电磁干扰,也无需相应频段的许可授权,能够以较低的成本实现高带宽高速率的无线通信接入。具有很好的空间复用性,极大地拓展了网络的覆盖面,是对现有射频技术的很好的补充。
    在实际研究方向上,LED可见光通信分为室外通信和室内通信两类,日本庆应义塾大学的研究小组率先提出了基于LED可见光通信(VLC) 系统,目前国内国际的主要研究方向也大部分集中在此,主要包括室内定位与导航及高速网络连接,由于LED 路灯本身肩负的照明职能,如果单纯采用OOK编码,势必导致数据传输时LED路灯出现闪烁的现象,这样对正常照明是不利的,所以进一步优化为二次调制模式。所谓二次调制,就是先将基带信号调制到一个较低频率的载波,模式为2FSK,载波本身为方波信号,然后再用调制后的方波信号再一次调制光波,模式为OOK。
    测试中,LED路灯选择大功率LED路灯,该路灯支持PWM 调光输入的配套驱动电源。光通信控制器直接采用深圳的单灯控制器,其支持PWM 调光输出,可实时采集LED路灯的电压、电流、有功功率、功率因素、温度等实时状态数据,由于现场测试验证中LED路灯工作于开关模式,且所选择的信号调制工作速率较低,信号调制部分将由单灯控制器内部软件完成,直接输出2FSK 信号控制LED 灯开关。由于所选器件所限,本文测试用的基带信号速率为100bps,f1为800Hz,f2 为1000Hz,如果采用PIN 二极管,应可工作于更高的频率,当然相应的电路设计也将更为复杂。
    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。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路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路灯工作状态的实时数据传送,为路灯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路灯实现光通信的意义将不仅限于此,其将彻底颠覆对于城市路灯的原有价值定义,路灯将不在局限于提供道路照明功能,而将作为一个遍布城市的通信接入点而存在,为智能交通、智慧城市的实现提供新的发展方向和动力。

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