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VLC系统的光源布局设计与仿真研究
2008-11-13 14:36:18  来源:光电工程  浏览次数:11  
  •   在可见光通信系统中,光源具有照明和通信的双重作用。不同的光源布局必然会导致室内不同的光功率分布,因此必须对光源的布局进行合理的设计,使得室内接收光功率的分布趋向均匀。本文给出了室内光通信的传输模型,分析了布局设计与接收光功率分布的关系,并给出了房间内的四个通信光源的最优化布局设计。通过对光源布局与接收功率关系的仿真,验证了本文提出的最优化光源布局设计方法。

  引言
  
  高亮度白光LED具有功耗低、使用寿命长、尺寸小、绿色环保等优点,被视为第四代节能环保型的照明产品[1-2]。白光LED的另外一个突出优点是响应灵敏度非常高,因此可以用LED进行超高速数据通信。可见光通信(VLC,Visible-Light-Communication)是一种在白光LED技术上发展起来的新兴的光无线通信技术。与传统的射频通信和其它光无线通信相比,可见光通信具有发射功率高,超高速数据传输,对人体无害,无电磁干扰,无处不在,节约能源等优点,因而可见光通信技术具有极大的发展前景,也引起了人们的广泛关注[3-4]。图1所示为可见光通信在办公室内的组成框图。


  
  在VLC系统中,由于照明的原因一般需要安装多个LED灯,因而光源的布局是影响系统性能的一个关键因素。本文分析了光源布局与接收功率的关系,给出了一种最优的LED灯的布局方案,仿真结果表明,该方案可以解决VLC系统的光源布局设计问题。
  
  1 接收功率
  
  1.1 冲激响应原理
  
  在VLC通信系统中,通常需要在天花板上安装多个光源,每个光源都具有较大的表面积,因此接收机与发射机之间既存在着直射路径,又存在着多次反射路径,图2给出了房间内某点的归一化冲激响应[3]。从图中可以看出,直射光、第一反射光、第二次发射光与总的接收光的比率分别为:95.16%、3.57%、1.27%。这表明,在VLC系统中系统的性能主要受直射光的影响。在本文中,为方便仿真只考虑直射光。


  
  1.2 接收功率
  
  如图3所示为室内某点接收功率的示意图。该点的接收功率为

[附件:详见附件]
  
  

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