一种新型可见光-RFID技术以及采用片上天线实现的可见光-RFID标签（英文）

提出了1种新型射频识别(RFID)技术,其下行通信方式采用可见光通信(VLC),上行通信方式采用射频反向散射调制的方式实现.这种技术可以称为可见光通信-射频识别技术.为了验证技术的可行性,研究设计了1款采用片上天线实现的可见光-射频识别标签(ORID),并利用TSMC 0.18μm CMOS工艺实现.其中标签射频部分工作在915 MHz,标签中片上天线的面积为0.64 mm2.测试结果显示,当射频振荡器的输出功率为20dBm时,标签的工作距离可以达到6 mm.     

基于分集接收技术的可见光接收机前端电路

为了减弱噪声对可见光通信质量的影响,提高可见光通信系统的抗干扰性,基于台积电180 nmCMOS工艺,提出了一种抗噪能力较强的可见光接收机前端电路.电路主要包括跨阻放大器、限幅放大器、直流偏移消除网络和输出缓冲级.输入端对信号进行两路接收,通过印制电路板绘制把外部两个光电二极管相连,对接收到的光电流信号进行等增益合并,合并信号作为输入信号提供给光接收机模拟放大电路,这种设计实现了分集接收技术,提高了光通信系统的信噪比.跨阻放大器采用调节型共源共栅结构,共源结构作为反馈环路,降低芯片的输入阻抗,共漏结构提高了跨阻放大器的带负载能力.限幅放大器采用改进CherryHooper型限幅放大器结构,引入反馈电阻降低级间等效电阻,扩展有效带宽,并通过增加负载电阻为支路提供偏置电流,有效提高了电路的输出范围.测试结果表明,在电源电压为1.8 V、光电探测器等效电容为5 pF时,光接收机的跨阻增益为88 dBΩ,-3 dB带宽为510 MHz,在误码率小于3.8×10-3的条件下实现了600 Mb/s的数据传输.芯片功耗为43.62 m W,整体面积为624μm×823μm,当误码率为10-9时,基于分集接收的光接收机的灵敏度为-11.5 dBm.对比实验表明,分集接收技术降低了可见光通信的误码率,提高了通信质量,因此基于分集接收技术的光接收机有望应用于室内可见光通信系统领域.     

基于气压传感器室内可见光定位的研究

可见光通信定位技术是利用白光LED同时实现照明和通信的新型通信技术,为室内定位技术提供了新的可能.针对目前室内光通信定位方法过于复杂、计算量大的问题,基于接收信号强度定位技术,提出一种结合MS5611高精度气压传感器室内定位的方法,该方法引入室内高度差因素.通过MS5611高精度气压传感器测得接收端与发射端的高度差,利用LED朗博传输模型既可得到接收端的定位坐标,该方法具有计算量小,易于在单片机系统上实现等特点.     

一种多孔径接收器的设计及其可见光通信系统

为了研究接收元件方向性和接收器对可见光通信的影响,并解决当前接收器信道增益弱的问题,设计一种基于多孔径接收器的多输入多输出室内可见光通信(visible light communication,VLC)系统.通过光发射器与接收器的关系,提出多孔径接收器,改善信道矩阵条件.该接收器包含8个接收元件,每个接收元件由一个裸片光电探测器和其上方的一个孔径组成,其目的是利用小型化的平面结构,提供较宽的视场和优秀的角度分集;基于该接收器,利用非对称截断光-正交频分复用(asymmetrically clipped optical orthogonal frequency division multiplexing,ACO-OFDM)传输消息,形成一个完整的多输入-多输出的VLC系统,实现了数据流的可靠传输.仿真实验采用4个发光二极管(light emitting diode,LED),测试数据表明,与当前优秀的接收器相比,所提设计在不同位置的误码率更低,多流干扰非常低,信道增益更大.     

一种基于可见光通信的无线局域网系统设计与仿真

可见光通信是一种采用白光LED作为光源的光无线通信技术,具有发射功率高、无处不在、无电磁干扰、节约能源等优点。提出一种基于可见光通信的无线局域网系统,给出了可见光无线局域网的关键组成部分的设计方案。仿真结果表明,基于该方案的可见光通信系统可以满足无线局域网内用户通信的需求,具有较好的通信性能。     

用于大规模MIMO可见光通信的空间调制技术

可见光(Visible Light Communication,VLC)通信作为无线通信的一个全新手段,引起了国内外研究者的广泛关注,是今后研究光无线通信的一个重要方向.基于发光二极管(LED)的可见光通信将照明和数据通信融合到应用中,能够实现高能效,高频谱效率以及相对较好的安全性和可靠性.而大规模多输入多输出(MIMO)更是具有提高可见光通信(VLC)系统传输速率的巨大潜力.然而,高通道间干扰(ICI)是严重影响传输性能的主要因素.在本文中,利用发射机处已知的信道状态信息(CSI),通过分析MIMO-VLC的特殊特征,提出了可见光链路容忍集调度算法(LTS-MIMO),并且对它们进行最优调度,以提高网络的吞吐量从而达到最大化网络性能的目的.     

基于可见光LED的无线语音通信系统的设计

常见的无线通信有射频通信、红外等,但是射频通信受无线频段限制,红外对人眼有很多影响,而且功率受限,本系统采用可见光LED实现无线通信,属于模拟通讯,利用VCO实现调频,PLL实现解调,使用基本光学及电子元件,包括发光二极管(LED)、光电接收二极管、电压控制振荡器(VCO)、锁相环(PLL),具有优良的信噪比(S/N)的特点的语音传输.作为一个光电的设计方案,该系统成功的集成了自由空间光通信、频率调制、信号处理和模拟电子设计.     

基于硅光电池的无源可见光通信接收模块设计（英文）

基于太阳能电池的集成化,提出了1种用于光电识别(OEID)的可见光通信无源接收模块,利用硅光电池无需额外供能便可探测光信号并转化为电信号的特点,作为可见光接收器件,实现对空间可见光信号的无源探测和传输.电路部分采用TSMC 0.18μm标准CMOS工艺实现.设置光电池在500 lx的光照度条件下工作,为电源管理部分提供2 V的输入电压,输出为1.8 V;接收部分3 d B带宽为67.2 kHz,输出为0-1.8 V标准数字信号.整体芯片面积为615×460μm~2,电路的静态功耗约为1.5 m W.     

基于可见光通信的图像传输系统

针对无线图像传输系统抗干扰能力差、保密性低等问题, 设计并研制了基于可见光通信的图像传输系统。该系统采用51 单片机为主要控制器, 以发光二极管发出的高速调制可见光作为信息载体, 利用光电二极管接收光载波信号, 并通过PC 机获得图像信息, 实现了基于可见光通信的无线图像传输。实验结果表明,该系统抗电磁干扰能力强、成本低、功耗小、安全性好, 在通信距离为0. 7 m 时, 其最大位传输速率为0. 1 Mbit/ s, 误码率小于10-5 , 有效克服了现有图像无线传输系统的固有问题, 是短距离无线通信技术很好的补充, 具有很好的应用前景。     

一种移动终端可见光数据收发系统的设计与实现

为了简化现有基于二维码的移动设备可见光通信编解码技术,本文采用了在数据传输上较有优势的JSON格式。结合JSON的特点和快速响应二维码(QR)的特征,深入研究了二维码的编解码技术并设计了基于二维码的动态可见光通信系统的通信方案。发射和接收单元通过使用Android智能设备的屏幕和摄像头来实现。先对待传输的数据进行处理,再对处理后的数据进行编码,由摄像头捕获并解码出原来的数据,对解码出的数据进行重组最终获得原始数据。测试结果表明,该系统能动态发射QR码图像,经过解码及后续数据处理,能将待传输的数据正确地解析出来。本文最后定性地分析了影响系统吞吐量的因素。     

室内白光LED照明通信的现状与展望

白光LED具有电光转换效率高、节能、可靠、使用寿命长、高速调制特性,是公认的下一代绿色照明产品。室内白光LED照明通信是将LED照明技术和光通信技术相结合产生的一种新技术,这种通信的距离从数米到数十米,具有安全节能、通信容量大等显著特点,作为一个全新的无线通信手段,已经引起国内外越来越多的关注,是今后无线通信的一个重要方向。介绍了国内、外室内白光LED照明通信发展现状,分析了应解决的关键技术,并预测了室内白光LED照明通信的发展趋势。     

高速实时可见光通信技术研究及应用

 介绍了可见光通信技术的发展历史及研究现状。基于带宽拓展技术搭建了1 W荧光型LED做光源、PIN光电二极管做探测器、单路速率610 Mb/s的实时传输演示系统，该系统在传输距离为6.2 m时的误码率为3.48×10^-5。在此基础上搭建了荧光型LED为光源、PIN光电二极管做探测器的、双向100 Mb/s无线光上网演示系统。     

LED可见光通信系统驱动电路的设计

可见光通信是一种新型的无线通信技术,利用LED实现照明和信号的无线传输,而LED驱动电路对可见光通信系统具有重要作用,影响光源的发光效率和信号的传输距离。通过对LED驱动原理的分析,设计了基于直流驱动和交流驱动的LED可见光通信系统的驱动电路。结果表明,设计的驱动电路可以有效进行信号的无线传输,实现了无线通信和照明功能。     

室内可见光无线通信调制方法

为研究适合于室内可见光无线通信的信道传输编码方式，结合信道和光电接收器的特点，基于OOK、M—PPM、DPPM、OPPM调制结构，提出差分可重叠脉冲位置调制方式（DOPPM），并比较各调制方式的照明光功率和传信率。结果表明：在保持较高照明光功率的前提下，DOPPM的传信率明显高于其他调制编码方式，该调制方式更适用于室内可见光无线通信系统。该研究可为通信系统进一步选择实用的调制方式提供理论支持。     

基于OFDM可见光通信系统发送器研究

为提高可见光通信系统的传输速率, 利用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)调制技术, 设计并实现了基于DSP(Digital Signal Process)处理器的可见光通信系统发送器。硬件系统主要由DSP电气平台、 D/A(Digital/Analog)转换电路与Bias-tee/LED(Light Emitting Devices)驱动电路构成。软件系统采用16PSK调制方式对OFDM子信道进行编码, 以增强系统的抗噪声能力, 使之不易受信道特性变化的影响。实验结果表明, 该发送器可实现OFDM数据帧发送, 在调制方式为16PSK、 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)计算为16阶基2快速傅里叶变换算法时, 发送端的有效数据传输速率为18 kbit/s。负载阻值越大, 发光二极管驱动电路OFDM输出信号的波形失真越小。将OFDM技术移植到可见光通信系统的研发中, 不仅能提高系统的数据传输速率, 同时还能有效抑制因信道衰落和延迟而引起的符号间干扰(ISI: Inter-Symbol Interference)及载波间干扰（ICI: Inter-Carrier Interference）。     

短距离室外可见光数字传输系统研究

提出一种基于白光LED的短距离室外可见光数字传输系统,分析可见光室外通信信道特性及影响因素,采用恒流驱动电路实现亮度调节保证LED照度与通信稳定性,利用切换电路实现照明通信间切换,采用差分曼彻斯特编码来避免通信过程LED闪烁和保证光信号接收,并进行光路设计便于光路处理和干扰抑制。实验结果表明,系统实现了45 m室外可见光上无差错数字信号传输,工作稳定可靠且抗干扰能力强,为进一步研究室外可见光通信技术提供一定参考。     

光纤面阵可见光吸收/红外辐射性能实验研究

介绍了一种用于红外动态场景生成的新型可见光/红外图像转换器芯片.采用离子刻蚀工艺制作芯片的吸收辐射膜,其可见光波段吸收率可以达到98.5%以上,3～5μm波段的红外发射率可以达到0.73,8～12μm波段的发射率达到0.82.测试证明,此吸收辐射膜完全满足红外图像转换芯片的应用要求.     

可见光通信信道编码中卷积与RS级联码分析

为解译平衡码的复杂性与纠错能力, 提出一种机联码。该级联码将短码组成长码, 可满足信道在纠错过程中对码长的需求, 得到与长码相同的纠错能力, 且实现简单, 复杂度低。使用卷积码与RS码形成级联码。经仿真计算测试, 该方法与传统的卷积码相比, 在误码率超过10^-4时, 可提高编码增益1.5 dB以上, 纠错能力有较大提升。该级联码更适合可见光通信的实际应用。     

多脉冲位置调制解调的CPLD实现研究

多脉冲位置调制是室内可见光通信的主要调制方式之一。它的功率利用率高,频带利用率好,抗干扰性强。为了实现室内可见光通信,首先,分析了MPPM编码的基本原理和映射方式;在此基础上,利用CPLD器件完成了MPPM编码调制、解调系统设计,这种调制的信号是由同步信号和MPPM信号组成,解调则采用CPLD数字锁相环实现位同步提取;最后,完成了调制、解调系统的实验及仿真,实验结果理想。