-PAGE38-可見光通信研究背景國內(nèi)外文獻綜述現(xiàn)在人們提到上網(wǎng)，提到通信技術(shù)時，第一個便會想到現(xiàn)在最熱門的5G技術(shù)，其次便是WiFi技術(shù)和作為5G前置早已普及的4G技術(shù)。5G技術(shù)正因其高速的信息傳輸、極低的網(wǎng)絡(luò)延遲所帶來的巨大的未來應(yīng)用潛力而飛速的發(fā)展進步中，4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為5G的前置技術(shù)早已在全球普及并應(yīng)用于每一個有著上網(wǎng)功能的手機中，而WiFi技術(shù)因其與寬帶結(jié)合帶來的高速性、穩(wěn)定性和低廉的上網(wǎng)成本，仍將是人們?nèi)粘Ｉ钪械摹氨貍淦贰?。這些無線通信技術(shù)，都是通過電磁波的傳播實現(xiàn)其功能。但是電磁波通信必須要占用頻譜資源，而頻譜資源有限且日益緊缺，科技發(fā)展使得通信器材不斷增加，于是每一個頻譜內(nèi)都顯得越發(fā)擁擠不堪。如果可以讓LED照明器件變成無線網(wǎng)絡(luò)信號發(fā)射器，則將極大的解放過去無線頻譜日趨擁堵的現(xiàn)狀。尤其是光波與電磁波相比有著許多突出優(yōu)勢，如頻率資源豐富，頻段寬闊，速度也比電磁波要快得多。自從上世紀末，將可見光作為傳輸媒介的技術(shù)概念提出以來，國內(nèi)外的眾多優(yōu)秀科研人員都對可見光通信技術(shù)進行了研究，逐漸完善這一方面的理論并開發(fā)了許多的實踐應(yīng)用成果。接下來了解一下可見光通信技術(shù)在國內(nèi)外的發(fā)展及現(xiàn)狀。1可見光通信國外的發(fā)展及現(xiàn)狀2000年，日本的Tanaka研究組提出了將白光LED應(yīng)用于室內(nèi)無線通信的概念，隨后通過對于數(shù)值的計算與分析，從而驗證了白光LED無線通信的可行性。2002年，F(xiàn)an研究組對可見光通信系統(tǒng)中，對易發(fā)的多徑效應(yīng)進行了詳盡的分析研究，敘述了多徑效應(yīng)在可見光通信中，對光信號傳播可能造成的影響比突出了可靠的對應(yīng)解決方案。2004年，日本高新技術(shù)博覽會(CEATEC)上展示了一套可以投入使用的LED可見光通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)的技術(shù)較之過去更加成熟，接近了實際使用的階段，已經(jīng)可以通過小型的個人攜帶的設(shè)備，來與車載的計算機系統(tǒng)實現(xiàn)通信數(shù)據(jù)的互相傳輸，在可見光通信技術(shù)的應(yīng)用道路上邁了一大步[2]。2007年，日本的可見光通信聯(lián)盟（VLCC）制定了《日本電子和信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會標準》[3]。2011年，針對無線短距離光通信技術(shù)的國際標準IEEE802.15.7制定完成，使可見光通信具備產(chǎn)業(yè)化條件[4]。2012年，意大利的CossuG研究組提出了基于離散多頻調(diào)制的RGBLED白光通信系統(tǒng)，其單通道最高通信速率為1.5Gbps，WDM傳輸速率達到3.4Gbps。歐盟的OMEGA組織展示了一個可見光通信系統(tǒng)，其通信速率達100Mbps。2014年，TsonevD提出了對LED通信系統(tǒng)的新的改進方案，正交頻分復(fù)用技術(shù)對頻率資源的重復(fù)利用，可以極大地提高數(shù)據(jù)信息的調(diào)制效率，將其與可見光通信技術(shù)相結(jié)合，從而可以提高通信速率最大至3Gbps。2017年，IslimMS提出的使用氮化鎵材料對micro-LED進行優(yōu)化提升，由于使用了更好的制作材料，micro-LED在通信數(shù)據(jù)的傳輸過程可以獲得更高的調(diào)制速率與傳輸速率[5]。2018年，K.Maneerat等人解決了在無線室內(nèi)定位系統(tǒng)的設(shè)計中，參考節(jié)點(RN)在在線相位時發(fā)生故障，導(dǎo)致接收到的信號強度值不可用的問題[6]。2可見光通信國內(nèi)的發(fā)展及現(xiàn)狀可見光通信技術(shù)的的概念最早是由香港大學(xué)的研究人員提出的。在1998年，香港大學(xué)的Grantham等人提出如果將交通燈作為通信設(shè)備，對人們的在公共場合的通信便捷將有巨大的幫助，于是對此做出研究，成功于第二年建立了一套通過交通紅綠燈作為信號發(fā)射器，與光電二極管互聯(lián)的音頻傳輸系統(tǒng)，雖然該系統(tǒng)的傳輸速率與穩(wěn)定性尚有欠缺不足，但是這是可見光通信技術(shù)登上歷史舞臺的重要起點?？梢姽馔ㄐ偶夹g(shù)在內(nèi)地的發(fā)展比香港晚了8年，比國外晚了6年，直到2006年的4月，可見光通信技術(shù)才由西安理工大學(xué)的丁德強、柯熙政等人帶來的研究的火種，并拉開了可見光通信技術(shù)在國內(nèi)如火如荼的發(fā)展大幕。2008年，暨南大學(xué)的陳長纓教授研制出了中國內(nèi)地的第一臺可見光通信樣機，該樣機利用白光LED作為信號傳輸器，其信號傳輸距離大于2.5m。2012年，清華大學(xué)的類鵬華等人設(shè)計并實現(xiàn)了基于室內(nèi)LED光源的位置服務(wù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)在保證了LED的照明功能不受到任何影響的基本前提下，通過LED燈發(fā)送數(shù)據(jù)，使用者的個人信號接收器可以把從LED照明器件接收到數(shù)據(jù)內(nèi)包含的個人位置信息作為ID信息，從而在系統(tǒng)中可以實時定位自己所處的位置。2014年，臺北科技大學(xué)的呂海涵教授，將紅光激光作為信號的傳輸載體，由于激光的優(yōu)良特性，不但可以達到超高的10Gbit傳輸速度，而且傳輸距離遠超前人，距離接近20米，成為用紅色激光進行可見光通信研究的奠基人。2015年，經(jīng)工業(yè)和信息化部測試認證，中國可見光通信取得了重大突破，傳輸速度可達50Gb/s，應(yīng)用體驗遠超WiFi和4G網(wǎng)絡(luò)。2018年，畢京學(xué)等人提出了一種基于全向指紋庫的WiFi室內(nèi)定位方法。該定位方法在定位精度上獲得了巨大的進步，與傳統(tǒng)的指紋庫定位技術(shù)相比，定位誤差更小，且定位精度在不同的距離上有著從50%到80%的顯著提升[7]。參考文獻劉宏展,呂曉旭,王發(fā)強,梁瑞生,王金東,張準.白光LED照明的可見光通信的現(xiàn)狀及發(fā)展[J].光通信技術(shù),2009,33(007):56-59.MazuelasS,BahilloA,LorenzoRM.RobustIndoorPositioningProvidedbyReal-TimeRSSIValuesinUnmodifiedWLANNetworks[J].IEEEJournalofSelectedTopicsinSignalProcessing,2009,3(5):821-831.陳泉潤,張濤,鄭偉波.基于白光LED可見光通信的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用前景[J]．半導(dǎo)體光電,2016,37(4):455-460．SertthinC,TsujiE,NakagawaM,etal.ASwitchingEstimatedReceiverPositionSchemeForVisibleLightBasedIndoorPositioningSystem[C]InternationalSymposiumonWirelessPervasiveComputing.IEEE,2009:1-5.李菁.可見光室內(nèi)定位技術(shù)研究[D].北京郵電大學(xué),2014.劉讓龍.可見光通信中的室內(nèi)定位技術(shù)研究[D].北京郵電大學(xué),2013.畢京學(xué),汪云甲,曹鴻基,王永康.一種基于全向指紋庫的WiFi室內(nèi)定位方法[J].測繪通報,2018(2):25-29.盧圣睿.基于白光LED的可見光通信系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].大連海事大學(xué),2014.劉讓龍.可見光通信中的室內(nèi)定位技術(shù)研究[D].北京郵電大學(xué),2013.DoTH,YooM.TDOA-basedindoorpositioningusingvisiblelight[J].PhotonicNetworkCommunications,2014,27(2):80-88.BernsS.PrincipleofColorTechnology[J].PrinciplesofColorTechnology,2000.WantR.AnintroductiontoRFIDtechnology[J].IEEEPervasiveComputing,2006,5(1):25-33.張靖婷.室內(nèi)可見光定位技術(shù)研究與實現(xiàn)[D].大連海事大學(xué),2016.趙瓊.室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)多用戶MIMO技術(shù)研究[D].西北工業(yè)大學(xué),2018.上官璐穎.可見光室內(nèi)定位系統(tǒng)調(diào)制方案的研究[D].北京郵電大學(xué),2017.陳曉紅.室內(nèi)可見光多參量位置指紋庫定位方法的仿真及實驗研究[D].南京郵電大學(xué),2015.焦媛.無線可見光通信的信道估計研究[D].南京航空航天大學(xué),2012.KomineT,LeeJH,HaruyamaS,etal.Adaptiveequalizationsystemforvisiblelightwirelesscommunicationutilizingmultip