LED驱动高速可见光通信技术进展与挑战

本文主要介绍了光学材料在可见光通信（Visible Light Communication，VLC）中的应用，特别是基于LED（Light Emitting Diode，发光二极管）技术的高速VLC系统的发展。LED因其普及率增长和独特的优点，成为了VLC的重要组成部分。文章关注了两个主要类型的LED：荧光粉LED和RGB-LED。 荧光粉LED是最常见的白光LED，它通过蓝光激发黄色荧光粉产生白光，成本低、结构简单，但调制带宽较低，限制了传输速率，一般适用于传输速率要求不高的场合，如采用NRZ-OOK调制方式，最大速率可达10Mbps。相比之下，RGB-LED通过组合红、绿、蓝三种LED芯片来产生白光，拥有较高的调制带宽，潜在地支持高速传输，然而其调制复杂度高，如何控制色彩稳定性与闪烁问题仍需深入研究。 接收端，光电探测器将接收到的光信号转化为电信号，然后经过解调、解码等步骤恢复原始信号。常用的接收机类型包括基于PIN（Photodiode）的接收机，其速度快、灵敏度高但价格便宜；而APD（ avalanche photodiode）接收机则具有更快的响应速度和更高的性能，但成本更高。现代高速VLC系统倾向于采用PIN/APD组合的接收机。 近年来，研究人员针对先进的调制技术（如载波幅度相位调制、正交频分复用和自适应比特功率加载）、编码/均衡策略（如预均衡和后均衡）、复用技术和新型光学材料的研发进行了深入研究。这些技术的进展有助于扩展调制带宽、提高传输速率和增加传输距离，从而推动了高速VLC技术的发展。 文章对当前国际研究热点进行了分析和讨论，旨在为未来VLC领域的研究提供参考，强调了基于LED的高速VLC技术在通信领域的重要性和潜力。随着LED技术的进步和应用范围的扩大，VLC有望成为一种高效、低成本的无线通信解决方案，特别是在短距离、低功耗场景下。