可见光通信技术：LED非线性补偿与带宽拓展策略

"这篇学术文章来自《光电工程》2020年第3期，由王玉皞、曹凡等人撰写，探讨了可见光通信（VLC）中LED非线性补偿和带宽拓展技术的问题。文章指出，由于LED在VLC中的应用导致的非线性失真和有限调制带宽是制约高速通信的关键因素。作者们分析了白光LED的双重功能，即照明和通信，并汇总了多种非线性失真补偿和带宽扩展的技术。最后，他们提出了一些未来的研究方向，如改进LED封装材料和工艺、发展Micro-LED器件、优化光源布局以及码间干扰消除技术，以提升VLC系统的性能。该研究对理解和优化可见光通信系统具有重要意义。" 文章详细内容: 可见光通信（Visible Light Communication, VLC）是一种新兴的技术，它利用LED发出的可见光进行数据传输，具有高速率、低延迟和多设备接入等优点，可以作为传统无线通信的有效补充。然而，VLC的性能受到LED固有的非线性特性和有限的调制带宽限制。 LED的非线性失真是由于其电流-光强关系并非理想的线性，导致信号在调制过程中产生失真，这直接影响了数据传输的质量和效率。为了补偿这种非线性失真，研究人员已经提出了一系列方法，包括预失真技术、后处理算法以及采用线性化LED驱动电路等。这些技术的目标是通过调整输入信号或改变驱动电路，使得LED的输出光强更接近理想线性，从而减少信号失真。 另一方面，LED的调制带宽决定了VLC系统的最高数据速率。传统的射频通信中，可以通过复杂的编码调制技术提高数据速率，但在VLC中，LED的物理限制使得直接应用这些技术效果有限。因此，拓展LED的调制带宽成为提升VLC性能的关键。研究者们探索了包括改进LED结构、采用新型材料、优化调制策略等多种途径来扩大带宽。 文章还讨论了白光LED的独特优势，因其同时满足照明和通信的需求，使得VLC能够在不额外增加设施的情况下实现通信，这对于智能家居、智能交通等领域具有广泛的应用潜力。 在未来的研究中，作者提出了一些关键问题，如LED封装材料和工艺的改进可以减少非线性效应，Micro-LED技术的引入可能极大提升单个设备的调制带宽，而优化光源布局则可以改善通信覆盖和信号质量。此外，码间干扰（Inter-Symbol Interference, ISI）消除技术是提高数据传输准确性的另一个重要方向，通过先进的均衡技术和信号处理算法，可以有效地减少ISI对VLC性能的影响。 这篇论文全面分析了VLC中LED非线性补偿和带宽拓展的关键问题，为VLC技术的发展提供了理论基础和技术指导，对于推动VLC的实际应用具有重要的理论价值和实践意义。