發(fā)布時間：2022-01-14 12:35

　　本文立足于通信領(lǐng)域近年來備受關(guān)注的研究熱點——可見光通信,闡述了其研究背景和基礎(chǔ)系統(tǒng)架構(gòu),圍繞材料器件、高速系統(tǒng)、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)、水下可見光通信和機器學(xué)習等五個前沿研究方向展開了對可見光通信研究進展的探討,并概述了現(xiàn)階段高速可見光通信技術(shù)面臨的若干挑戰(zhàn)。最后展望了可見光通信的前景:在未來萬物互聯(lián)的智能時代,可見光通信將以其高速傳輸?shù)膬?yōu)勢成為通信網(wǎng)絡(luò)中不可缺少的一部分,與其它通信方式合作互補共同造福人類生活。 

【文章來源】：光電工程. 2020,47(03)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

TTHnet原理[64]

目前研究學(xué)者對可見光通信的研究主要集中于五個方面，分別是材料器件、高速系統(tǒng)、異構(gòu)組網(wǎng)、水下可見光通信以及機器學(xué)習在可見光通信中的應(yīng)用。其中，材料器件主要包括新型光發(fā)射器件與光接收器件；高速系統(tǒng)介紹了可見光通信傳輸速率的發(fā)展情況；異構(gòu)組網(wǎng)圍繞著可見光通信組網(wǎng)展開；水下可見光通信和機器學(xué)習，是目前可見光通信領(lǐng)域發(fā)展較為迅速和熱門的研究方向，也是本文介紹的重點。3.1 材料器件

在可見光通信光接收部分使用的光電探測器一般為PIN和APD。PIN成本低但靈敏度不高，APD靈敏度較高但成本高于PIN，且偏置電路需要高壓，還會引入額外的噪聲。復(fù)旦大學(xué)研究了集成PIN平面陣列并首次設(shè)計了一種3×3的集成PIN陣列[13]。PIN二極管通過快速熱化學(xué)氣相沉積(RTCVD)技術(shù)制成[14]。此集成PIN陣列將PIN陣列、光電檢測器和相關(guān)電路同時集成到PCB上，集成的PIN陣列的尺寸小于5 cm×5cm，每個PIN的帶寬為25 MHz，最終實現(xiàn)了1.2 Gbps的可見光通信，實驗證實集成PIN陣列的使用可以提升可見光通信系統(tǒng)的接收性能。在此基礎(chǔ)上，文獻[15]實現(xiàn)了單輸入多輸出(SIMO)水下可見光通信系統(tǒng)，傳輸數(shù)據(jù)使用16QAM-OFDM調(diào)制，接收機采用2×2集成PIN陣列，實現(xiàn)了1.2 m的傳輸距離和1 Gbps的傳輸速率。表1總結(jié)了上述不同光發(fā)射與光探測器件各自的特點。此外，特殊的光電探測器如單光子探測器(single-photon avalanche diode,SPAD)價格昂貴，但由于其具有的超低噪聲以及超高探測靈敏度特性，也被研究學(xué)者們嘗試應(yīng)用于長距離可見光通信系統(tǒng)中。Wang等[16]使用SPAD作為光電探測器實現(xiàn)了傳輸距離高達500 m的水下可見光通信仿真實驗。Ji等[17]使用10 W LED發(fā)射光信號，采用NRZ-OOK調(diào)制格式，經(jīng)過室外1.2 km的傳輸距離，接收端使用SPAD作為光探測器，最終實現(xiàn)了傳輸速率為2 Mbps的實時可見光通信系統(tǒng)。文獻[18]利用SPAD能夠在惡劣環(huán)境中探測微弱信號的特點，將其用于車燈通信系統(tǒng)中并通過仿真實驗探討SPAD的性能。3.2 高速系統(tǒng)

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3588518