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室内可见光通信构建绿色高速信息网络

频谱资源受限的传统射频通信技术已很难满足未来无线网络对带宽的需求,而可见光通信技术可为地铁、高铁、医院、机舱、核电站和井下作业等特殊区域提供超宽带无缆化信息交互及绿色通信,也可为未来5G移动通信网络室内深度覆盖提供绿色、泛在、廉价的接入手段。

“基于白光LED(发光二极管)的可见光通信技术是利用380—780纳米波段的可见光作为信息载体,无需光纤等有线信道的传输介质,在空气中直接传输光信号的一种通信方式。”6月13日,西安理工大学信息与通信学科负责人、教授柯熙政告诉科技日报记者,该团队攻克核心技术,通过室内可见光通信构建了绿色高速信息网络。

柯熙政团队分析了布局设计与接收光功率分布的关系,给出了室内通信光源的最优化布局设计,保证室内接收光功率的分布区域均匀,可解决实际室内可见光通信系统的光源布局设计问题。

“上行链路是可见光通信的重要挑战之一,采用射频、红外光、激光等作为传统可见光通信上行链路的解决方案具有很大缺陷。”柯熙政说,如射频上行会产生电磁辐射,无法用在电磁敏感环境,也会减弱可见光通信的保密性;红外上行需要进行瞄准并将发射功率限制在人眼安全范围内,且可见光与红外无线通信的信道冲激响应不同,引起的码间串扰的原因也不同。

团队采用巧妙的方法设计了一套单光源全双工通信系统,实现了上、下行链路间数据无干扰的高速稳定传输,解决了室内可见光通信系统中数据回传的问题。

“发光二极管的响应带宽只能达到几百兆赫兹,无法发挥出可见光谱400太赫兹频谱提供的带宽优势,这成为了可见光通信高速发展的一大瓶颈。”柯熙政说,其团队提出了一种可应用于多基色发光二极管可见光通信系统的多维编码方法,实现了传输距离为3米、速率为1.5兆比特流/秒的点对点视频通信。

与此同时,团队基于色/频/空/三维资源复用提出了新型编码调制核心技术,还提高了室内可见光通信系统的传输容量,解决了目标光与可见光波段兼容的问题,丰富了可见光通信的应用场景。

(记者:马爱平)

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