可见光通信技术分解PPT课件

.,1,可见光通信技术,电工（2）班金越鲍文,.,2,目录,概念,1,特点,2,发展现状,3,发展前景,4,.,3,01,什么是可见光通信技术,PartOne,.,4,可见光通信技术(VisibleLightCommunication，VLC)是指利用可见光波段的光作为信息载体，不使用光纤等有线信道的传输介质，而在空气中直接传输光信号的通信方式。LED可见光通信是基于可见光发光二极管(LightEmittingDiode，LED)比荧光灯和白炽灯切换速度快的特点，利用配备LED的室内外大型显示屏、照明设备、信号器和汽车前尾灯等发出的用肉眼观察不到的高速调制光波信号来对信息调制和传输，然后利用光电二极管等光电转换器件接收光载波信号并获得信息。无论应用于室内还是室外的可见光LED通信系统，在其物理实现上均分为光信号发射和光信号接收两部分。光信号发射部分包括：将信号源信号转换成便于光信道传输的电信号的输入和处理电路、将电信号变化调制成光载波强度变化的LED可见光驱动调制电路。光信号接收部分包括：能对信号光源实现最佳接收的光学系统、将光信号还原成电信号的光电探测器和前置放大电路、将电信号转换成可被终端识别的信号处理和输出电路。,.,5,无需WIFI信号，就可在路灯下花0.2秒的时间下载一部电影,.,6,基于可见光通信技术的汽车自动刹车系统,.,7,可见光通信救生手电,.,8,可见光通信技术有什么特点,.,9,A,通信速度可达每秒数十兆至数百兆,传播速度快,B,无需WiFi信号，点一盏LED灯就能上网,可替代WIFI设备,C,未来无线通信的首选,安全又经济,如何提高会议效能,.,10,与目前使用的无线局域网（无线LAN）相比，“可见光通信”系统可利用室内照明设备代替无线LAN局域网基站发射信号，其通信速度可达每秒数十兆至数百兆，未来传输速度还可能超过光纤通信。利用专用的、能够接发信号功能的电脑以及移动信息终端，只要在室内灯光照到的地方，就可以长时间下载和上传高清晰画像和动画等数据。该系统还具有安全性高的特点。用窗帘遮住光线，信息就不会外泄至室外，同时使用多台电脑也不会影响通信速度。由于不使用无线电波通信，对电磁信号敏感的医院等部门可以自由使用该系统。,.,11,无需WiFi信号，点一盏LED灯就能上网。一种利用屋内可见光传输网络信号的国际前沿通讯技术。将网络信号接入一盏1W的LED灯珠，灯光下的4台电脑即可上网，最高速率可达3.25G，平均上网速率达到150M，堪称世界最快的“灯光上网”。可见光通讯被称为Lifi。无线电信号传输设备存在很多局限性，它们稀有、昂贵、但效率不高，比如手机，全球数百万个基站帮助其增强信号，但大部分能量却消耗在冷却上，效率只有5%。相比之下，全世界使用的灯泡却取之不尽，尤其在国内LED光源正在大规模取代传统白炽灯。只要在任何不起眼的LED灯泡中增加一个微芯片，便可让灯泡变成无线网络发射器。,.,12,可见光通讯安全又经济。科研人员不仅在实验室环境中利用可见光传输网络信号，并且实现能够“一拖四”，即点亮一盏小灯，4台电脑即可同时上网、互传网络信号。光和无线电波一样，都属于电磁波的一种，传播网络信号的基本原理是一致的。给普通的LED灯泡装上微芯片，可以控制它每秒数百万次闪烁，亮了表示1,灭了代表0。由于频率太快，人眼根本觉察不到，光敏传感器却可以接收到这些变化。二进制的数据就被快速编码成灯光信号并进行了有效的传输。灯光下的电脑，通过一套特制的接收装置传输信号。有灯光的地方，就有网络信号。关掉灯，网络全无。与现有WiFi相比，未来的可见光通讯安全又经济。WiFi依赖看不见的无线电波传输，设备功率越来越大，局部电磁辐射势必增强；无线信号穿墙而过，网络信息不安全。这些安全隐患，在可见光通讯中“一扫而光”。而且，光谱比无线电频谱大10000倍，意味着更大的带宽和更高的速度，网络设置又几乎不需要任何新的基础设施。,.,13,发展现状,.,14,由于可见光通信技术具有较好的应用前景，它在未来通信领域中占有重要的地位和价值，因此很多研究机构和电信运营公司加入到无线光通信的研究领域中来，特别是日本、欧洲、美国等国家在可见光通信的领域已经投入了大量的人力、物力以及财力。,国际发展现状,1,中国的可见光通信研究起步相对较晚，与国际相比仍然落后很多，尚没有比较成熟的商用化的可见光通信系统。,国内发展现状,2,.,15,全球下一代光通信网络系统市场竞争分析,在此处输入您的文本，或者将您的文本粘贴到此处,输入标题,在此处输入您的文本，或者将您的文本粘贴到此处,输入标题,.,16,可见光通信的研究最早在日本开展。早在2000年，中川研究室的等人就对基于白光的可见光通信信道进行了初步的数学分析和仿真计算，分析了白光作为室内照明和通信光源的可能性。2002年，中川研究室的研究人员又对可见光通信系统展开了具体的分析，包括光源属性、信道模型、噪声模型、室内不同位置的信噪比分布等。2003年，在中川正雄的倡导下，日本可见光通信联合体成立，并吸引了一大批研究单位及企业参与，包括NEC、Sony、Toshiba、等。VLCC关于可见光通信的研究范围比较宽广，根据具体的应用场景可分为室内移动通信、可见光定位、可见光无线局域网接入、交通信号灯通信、水下可见光通信等。,“,”,欧洲的OMEGA计划也对可见光通信展开了深入的研究。OMEGA计划由欧洲的20多家大学科研单位和企业组成，它的目标是发展出一种全新的能够提供宽带和高速服务的室内接入网路。OMEGA计划计划把可见光通信技术列为重要的高速接入技术之一，并且已经取得了丰硕的研究成果。2009年，牛津大学的Brien等人利用均衡技术实现了100Mbit/s的通信速率；2010年，他们又利用多输入多输出和正交频分复用技术(OFDM)技术，实现了220Mbit/s的传输速率。2010年在OMEGA计划的年会上展出的室内可将光通信演示系统的通信速率达到了100Mbit/s，该系统利用房间天花板上的16个白光LED通信，完成了4路高清视频的实时广播。在2010年1月，德国HeinrichHertz实验室的科研人员创造了可见光通信速率的世界纪录，他们利用普通商用的荧光白光LED搭建的可见光通信系统达到了513Mbit/s的通信速率，并且他们通过分析认为该系统的通信速率还有提升的空间，可达到甚至1000Mbit/s。2,.,17,近年来，在国家大力支持的背景下，中国的可见光通信研究也逐步取得了一定的进步，在可见光通信理论、系统设计和计算机仿真、实验演示系统设计制作等方面取得了一些成果。北京大学在2006年首次提出了基于广角镜头的超宽视角可见光信号接收方案，并进行了一系列的理论和实验工作。此外，在LED的调制驱动、LED阵列的布局优化以及高灵敏度接收等方面进行了一定的研究，并在可见光通信与无源光网络(PON)的融合接入中的物理层、链路层和传输层等方面开展了探索研究。在年的Intel杯大学生嵌入式系统大赛中，北京大学的参赛作品（基于白光的照明及综合信息发布系统）实现了5个频道的广播，在6m的工作距离下实现了3Mbit/s的通信速率，该系统在大赛中荣获二等奖。,.,18,此处输入副标题,发展前景,四,.,19,可见光,通信,（1）照明与通信（2）视觉信号与数据传输（3）显示与数据通信（4）室内定位,应用领域,(1)高调制带宽的LED光源(2)LED的大电流驱动和非线性效应补偿技术(3)光源的布局优化(4)高灵敏度的广角接收技术(5)消除码间干扰的技术,研究趋势,.,20,照明与通信,白光LED可以同时被用于照明与通信，因此信息可以在室内环境下进行广播，并同时满足照明的需求。此外，可见光通信还可以实现手持终端之间的点对点通信，由于发散角较小，因此可以有效地降低传输损耗，实现高速通信。,.,21,显示与数据通信,信号灯在航海和地面交通等领域有着非常广泛的应用，它通过颜色的变化来给人们提供信号，而将数据通信与信号灯相结合则可以为交通管理提供更好的安全性和可靠性。目前，基于可见光通信的信号灯已有若干演示系统，如将数据由交通灯传递给汽车，或将数据在汽车与汽车之间传递等。,“,”,.,22,传统的卫星定位方法很难实现室内移动用户的精确定位，而可见光通信则可以将用户的位置信息通过照明设施来进行传递，从而实现精准的室内定位。目前，基于可见光通信的诸多室内定位方案已