Page 36 - 网络电信2022年6月刊

解 决 方 案

可见光通信信道障碍成因分析及解决方案

1
张浩 1，2 ，陈长缨 ，
1.广东省高等学校光电信息与传感技术重点实验室（暨南大学）
2.暨南大学光电工程系

摘要：可见光通信是一项横跨照明与通信两大领域的新型无线光通信技术，在利用白光LED提供照明的同时实现高速
数据传输。从可见光通信系统结构出发，分析了造成信道障碍的原因，将其分为大气障碍、非完全障碍和完全障碍三大
类；阐述了每一类信道障碍的解决方案，包括信道编码技术、自适应阈值判决技术、分集接收技术和路由转换技术，为
提高可见光通信系统的稳定性和可靠性提供参考和依据。
关键词：可见光通信；白光LED；信道障碍

一、引言 二、信道障碍
[3]
白光LED 采用低压直流供电，具备光效高、寿命长、体积 白光LED 通信系统结构如图1 所示 ，发射端电路将承载
小、发热量低、安全可靠、能回收利用等优点，被公认为21 世 着数据的电信号转换为光信号，通过LED 发射出去，光电探测
纪最有发展前景的新一代革命性绿色固体照明技术。随着各国 器接收到光信号后，通过接收端电路还原为电信号，完成通信
政府逐步发布淘汰白炽灯路线图，大力鼓励半导体照明产品的 过程。可见光通信的信道是指光从发射端的LED 发射出来开
生产和发展，白光LED 取代白炽灯、荧光灯和高压气体放电灯 始，到被探测器检测到为止，中间所经历过的通道。在传输的
[1]
等传统光源的步伐有望加快 。同时，白光LED 所具备的快速 过程中，光信号可能沿直线到达探测器（直射光），也可能经
响应、可进行高速调制以传输数据的特性也受到广泛关注， 由 过墙壁、地面、建筑物等物体表面的一次或多次反射后到达探
[4]
此产生了一门跨越照明和通信两大领域的技术———可见光通 测器（漫射光）。研究表明 ，探测器接收到的直射光和全部
信技术 （Visible Light Communication,VLC）。可见光通信 漫射光的增益总和比直射光的增益平均只大0.5dB， 也就是说
在利用LED 提供照明的同时，还可提供高速率数据传输， 充分 所有漫射光增益的总和比直射光都小。可见漫射光受到障碍物
利用了光源的辐射能量，它不对人眼造成损害，是一种高效节 阻挡造成的影响非常低，可以忽略，因此本文只研究直射光所
能、安全可靠的通信方式。此外，使用可见光通信不需要申请 经信道的障碍造成的影响。
无线电频谱和许可证，也不会受到电磁干扰，能自由灵活地搭 根据障碍物的性质，可见光通信信道障碍可以分为大气障
[2]
建通信系统 。 碍和实物障碍，根据实物障碍对信道的阻挡程度,又可以将其细
然而，可见光通信还存在一些需要解决的实际问题。一 分为非完全障碍和完全障碍。
方面，可见光通信属于无线通信领域，需要在自由空间传输光
能，不可避免地受到大气等自然环境的影响。另一方面，可见 图1 可见光通信系统结构
光通信采用的波长范围在380～780nm，一般障碍物的尺寸都比
该范围大得多，衍射效果不明显，光基本只能沿直线传播。当
有障碍物进入可见光通信的信道时，光无法绕射，从而造成所
谓的“阴影效应”———接收器由于光被阻挡而无法接收信
号。本文基于可见光通信信道的特点，对产生信道障碍的原因
进行分析，并提出相应的解决方案，为提高可见光通信系统性
能提供一定的参考和依据。

64 网络电信 二零二二年五，六月