可见光通信文献综述
摘要：可见光通信技术是对LED原理的一种延伸，以光波为信号传输的载体，进而实现空间型信息传输。随着发光二极管照明的发展与普及，基于LED的可见光通信技术引起了广泛的研究和关注。可见光通信具有频谱资源丰富且无需授权认证即可使用、成本低廉、无射频(radio frequency,RF)干扰、保密性强和对人体无害等优点，可以解决现有无线通信技术面临的频谱资源、功耗和成本等方面的挑战。因此，可见光通信在未来移动互联网和物联网方面具有广阔的市场应用前景。
关键词：可见光通信，LED,
引言
可见光通信技术(Visible Light Communication，VLC)是指利用可见光波段的光作为信息载体，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通信方式。可见光通信技术绿色低碳、可实现近乎零耗能通信，还可有效避免无线电通信电磁信号泄露等弱点，快速构建抗干扰、抗截获的安全信息空间。这一绿色信息技术与室内信息网络、第五代移动通信、水下信息网络、无人驾驶车辆、家庭机器人、广告新媒体、移动安全支付等诸多新兴重要产业以及照明、金融、电力、线材、海洋等传统重大产业紧密关联，拉动的产业链绵长，潜在市场当量巨大。
一、可见光通信的背景
可见光通信的历史至少可以追溯到亚历山大-拉格汉姆-贝尔发明的光电话。贝尔的光电话中，将太阳或弧光灯发出的光束通过透镜聚焦于话简的震动片上，当人对着话简讲话时，震动片随着声音的强弱震动，从而使反射光的强度也随着声音的强弱发生变化;在接收端，抛物面反射镜将携带有声音信息的光汇聚到硒光电池上，硒光电池将光强度变化转化成强弱变化的电流信号，驱动听筒发出声音[1]。1880年，贝尔利用他发明的光电话进行实验，通话距离最远达到了213米[1]。贝尔光电话实验的成功，为利用可见光进行通信开辟了思路。
将可见光通信技术应用在照明领域，实现室内可见光通信系统，这方面的研究则是随着白光照明LED的大规模应用而受到重视的。虽然能够发出红色光、黄色光和绿色光的LED在20世纪70年代末就已经诞生，但由于没有能够发出足够亮度的蓝色光LED，因而单纯利用LED无法得到白色光，在很长一段时间里LED的应用领域因此受到很大限制。直到20世纪90年代初期，三位日本科学家赤崎勇( Akasaki Isamu、天野浩(Amano Hiroshi 和中村修二(NakamuraShuji)对氮化镓的研究才研制出了能够发出高亮度蓝光的LED,这一研究成果大大拓宽了LED的应用领域，使全彩色LED显示、LED照明等成为可能，三位科学家也因此获得了2014年诺贝尔物理学奖。诺贝尔奖官方网站上评价三位科学家的贡献时提到“白炽灯泡点亮了20世纪，而21世纪将由LED点亮”[2]。
在蓝光LED发明之后，LED固体照明产业开始迅速发展。一方面，LED的发光效率不断提高，2006年时LED的发光效率最高达到130lm/W,最新的实验室记录更是达到了3001m/W[3],而相比之下，同样应用于照明领域的白炽灯发光效率只有16lm/W,荧光灯发光效率也只有70lm/W;另一方面，从使用寿命来看，LED的使用寿命可以达到近10万小时，而白炽灯为1000小时，荧光灯为1万小时[4];此外，与荧光灯相比，制造LED的材料不含汞，不会造成环境污染。因此综合来看，LED为照明领域带来的改变是革命性的。
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