王怡然

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，移動通信成為了人們生活中必不可少的一部分，主要表現(xiàn)為其使用人群的逐漸增多。傳統(tǒng)的移動通信技術(shù)穩(wěn)定性不高，甚至在人數(shù)擁擠的網(wǎng)絡(luò)平臺上不能做到正常運行。而現(xiàn)階段的可見光技術(shù)以高頻率、容量大、傳輸速度快等優(yōu)勢影響著人們，同時也為我們帶來了很大的便利?？梢姽馔ㄐ诺年P(guān)鍵技術(shù)是指在光纖信息編碼的過程中，以增加數(shù)據(jù)傳輸功能手段的網(wǎng)絡(luò)接線方式。以可見光通信的發(fā)展現(xiàn)狀為切入點，探討其關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：可見光通信；關(guān)鍵技術(shù)；數(shù)字信號；網(wǎng)絡(luò)接入

中圖分類號：TN929.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.21.009

可見光技術(shù)是近幾年內(nèi)在通信領(lǐng)域得以發(fā)展的一種重要通信手段，它一種通過客戶端內(nèi)的指令傳輸，完成區(qū)域內(nèi)部的執(zhí)行口令，實現(xiàn)無線傳輸?shù)姆绞脚c途徑?？梢姽馔ㄐ排c我們的生活息息相關(guān)，廣場上的顯示屏、路燈上的照明裝置、寬帶的轉(zhuǎn)換儀器都是它的重要體現(xiàn)。另外，可見光通信可以滿足用戶對網(wǎng)絡(luò)的具體要求，保障移動通信的傳遞質(zhì)量。

1 可見光通信的研究目的與現(xiàn)狀

1.1 可見光通信的研究目的

無線通信系統(tǒng)的傳輸方式有很多種，其中，可見光通信是最為主要的一種。首先，它的傳播途徑為射頻傳播，利用頻段的移動規(guī)律進(jìn)行方式核準(zhǔn)與轉(zhuǎn)變。相對于傳統(tǒng)的通信方式而言，可見光的優(yōu)勢是非常顯著的，包括：①可見光模式可以提供大量的數(shù)據(jù)寬帶，數(shù)據(jù)寬帶的質(zhì)量非常高，數(shù)量也比較突出。它的使用方式與其他途徑不同，它可以不受任何管理權(quán)限的約束。在傳統(tǒng)的通信技術(shù)中，管理是非常嚴(yán)格的。其所有的程序都要受相應(yīng)體系的控制，在逐步提升維護(hù)成本的前提下才能夠達(dá)到資源合理利用的目的。②可見光通信所搭建的平臺更加合理，網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方式更加安全。該技術(shù)的傳播媒介是可見光，所以它的傳播地點是有限制的，它不能穿過墻體來達(dá)到傳播的目的，介質(zhì)會將這一部分阻隔在外界，在物理阻擋的作用下將干擾性信號排除。這樣也在一定程度上保證了信息的安全性與可靠性。③可見光通信可以在系統(tǒng)性的網(wǎng)絡(luò)連接通路上進(jìn)行輸送，在實際的網(wǎng)絡(luò)搭建平臺上進(jìn)行靈活應(yīng)用。它可以穿過一些信號的傳播盲點，在集約化與大數(shù)據(jù)化的系統(tǒng)上工作運行。

1.2 可見光通信的研究現(xiàn)狀

可見光通信是在近幾年來發(fā)展起來的技術(shù)方式，它在我國的應(yīng)用還不是非常的廣泛與成熟。以可見光的通信系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)為例，分析它的主要形式與內(nèi)容，如圖1所示。

如圖1所示，我們可以從中看出可見光的主要構(gòu)成部分就是數(shù)字信號的光電轉(zhuǎn)化器。系統(tǒng)將數(shù)字信號在激光器上進(jìn)行調(diào)節(jié)，在統(tǒng)一的天線上進(jìn)行合理配置。當(dāng)經(jīng)過電信調(diào)制器時，系統(tǒng)會將信號進(jìn)行自動過濾，在發(fā)生器與轉(zhuǎn)換器雙重作用下將通信信號轉(zhuǎn)入。作為一項巨大的科技性工程，我國也將此技術(shù)列入到單獨的發(fā)展戰(zhàn)略上，在資源調(diào)整與課題開發(fā)的基礎(chǔ)上達(dá)到多用戶接入的目的。但是我國的多用戶網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)還不是非常完善，所以更要對其關(guān)鍵技術(shù)的進(jìn)行實際應(yīng)用與開發(fā)。

2 可見光通信技術(shù)的簡要論述

2.1 可見光通信技術(shù)的應(yīng)用原理

可見光的基本原理是通過LED驅(qū)動器將信號傳輸?shù)酵饨?。但是它較為特殊的一點是，可以將電信號轉(zhuǎn)化為光信號，光信號則能夠?qū)π盘杹碓催M(jìn)行檢測，確定輸送路徑無誤后在原有調(diào)制方式的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)信號的控制與利用?？梢姽鈧鬏斣诠庠吹霓D(zhuǎn)化系統(tǒng)上將整體分為幾個部分，分別是發(fā)射、通道與接收部分。信號在預(yù)制的光源節(jié)點上進(jìn)行輸出，LED的光源街道則負(fù)責(zé)將傳輸路徑引入。當(dāng)無線信號到達(dá)頂端的時候，再進(jìn)行原有路徑的復(fù)制?？梢姽庑诺腊ㄉ闲墟溌放c下行鏈路。下行鏈路主要是保證在移動過程中控制信號傳輸?shù)墓?jié)點位置，使集中式的信號變?yōu)榉稚⑿问絹碓?；上行鏈路則與之不同，它是將分散變?yōu)榧械囊环N方式?？梢姽庑诺赖倪\行結(jié)構(gòu)如圖2所示。

如圖2所示，我們可以從中看出，它的整個路徑的關(guān)鍵步驟就是對信源進(jìn)行模擬。在波幅過濾器中對信息進(jìn)行編號、重組，接著，將整體數(shù)據(jù)信號都傳送到數(shù)字信道當(dāng)中，通過波形解碼器的重置進(jìn)行無線通信來源輸出。

2.2 可見光通信的應(yīng)用領(lǐng)域

可見光通信的技術(shù)性非常強(qiáng)，應(yīng)用領(lǐng)域也相對廣泛，包括：①可見光通信可以應(yīng)用在室內(nèi)光源的照明中，作為室內(nèi)的無線通信調(diào)制端口，將現(xiàn)實生活中的通信網(wǎng)接入。②可以在交通通信中發(fā)揮一定的作用。在街道照明、應(yīng)急信息管理、光源的移動接入端口上進(jìn)行制定。在現(xiàn)階段的智能交通中，我們都使用LED信號光源，對汽車燈控進(jìn)行管理，實現(xiàn)交通理念的全自動化與信息化。同時，它還能夠為汽車的運行提供導(dǎo)航定位。③可見光通信以圖像處理為主要方式，將LED的信息調(diào)制到一個高度，實現(xiàn)各室內(nèi)終端設(shè)備的連接。例如室內(nèi)燈光、計算機(jī)、電腦、打印機(jī)等設(shè)備之間可以通過一條無線端口進(jìn)行連接，實現(xiàn)各設(shè)備之間的串聯(lián)。以智能交通系統(tǒng)為例，探討其在可見光技術(shù)的具體應(yīng)用，如圖3所示。

在圖3中，我們可以看出，應(yīng)用可見光通信可以將車輛的具體信息都以LED具體光源的形式記錄上。這樣在系統(tǒng)的操控平臺上就可以通過車牌號與位置進(jìn)行載體之間的交互與監(jiān)控信息輸送?？梢姽馔ㄐ偶夹g(shù)將集約化的數(shù)據(jù)傳送到基站中心，管理人員通過對圖像顯示頻的分析，在車載終端的控制中心上進(jìn)行管理，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)化的網(wǎng)絡(luò)覆蓋效率與綜合性管理。

3 可見光通信關(guān)鍵技術(shù)的研究

3.1 可見光通信技術(shù)的光源

想要了解可見光的通信技術(shù)，對其光源的探索是必不可少的。我們都知道可見光是通過LED信號傳輸?shù)墓庹臻W爍規(guī)律來完成的，信號傳輸?shù)奶厥庑跃驮谟谶@種高效的立體系統(tǒng)是不能用肉眼進(jìn)行識別的。它要完成在發(fā)送端上的明暗調(diào)控，就要利用合理的條碼標(biāo)注。比如，一般的光源傳送將“明”標(biāo)注為“1”，將“暗”標(biāo)注為數(shù)字“0”，它們代表了數(shù)據(jù)流通的具體規(guī)則。其主要步驟如下：①系統(tǒng)會將標(biāo)注好的數(shù)字編碼加以分類，在光源中以數(shù)字流通的方式達(dá)到光纖信息傳輸?shù)哪康?，進(jìn)而完成整個發(fā)送過程。②將光源在相應(yīng)的探測接頭中進(jìn)行過濾，調(diào)整明暗光源的解碼模式。③通過在客戶終端上譯出光源所代表的數(shù)值，在室內(nèi)形成高速的室內(nèi)接收端口。其次，在工藝結(jié)構(gòu)上，系統(tǒng)可以對光源的LED調(diào)節(jié)模式進(jìn)行合理布局。它會找出光源的任意覆蓋點，利用通信技術(shù)調(diào)節(jié)接收端的頻率與信號，在紅外接收系統(tǒng)的規(guī)范模式中添加端口指令，通信就會在高速傳遞的過程中逐漸穩(wěn)固，進(jìn)而實現(xiàn)可見光通信光源的關(guān)鍵技術(shù)管理。

3.2 不同路徑引起的ISI

在可見光通信的技術(shù)中，LED燈源的排列方式是非常重要的。為了使通信的技術(shù)性更強(qiáng)，光照的光亮更加明顯，在路徑的接口處通常會引入多個數(shù)據(jù)傳播通道，來達(dá)到合理排列組合的目的。一般情況下，我們會在增大面積的基礎(chǔ)上在房間的不同角落設(shè)置內(nèi)部光源。當(dāng)不同的光信號達(dá)到接收機(jī)位置時，它就會有不同的機(jī)會產(chǎn)生ISI，從而使得可見光的速度減慢，使系統(tǒng)的傳播途徑減少，性能降低。ISI是碼間干擾的一種，在很大程度上影響了通信質(zhì)量與速度。

不同路徑的延時分布結(jié)構(gòu)如圖4所示，顯示出不同的信道中因延時而改變路徑的情況。我們可以從中看出，當(dāng)通信系統(tǒng)在主節(jié)點中分散開來的情況下，主節(jié)點會將各組成部分在不同的路徑處進(jìn)行轉(zhuǎn)化，進(jìn)而達(dá)到減弱ISI的目的。其具體實施措施主要有以下兩種：①在不同路徑的調(diào)制器中進(jìn)行空間轉(zhuǎn)碼，將信號在主要節(jié)點處進(jìn)行分散，以多個渠道進(jìn)行輸送，這樣就可以在增加運輸平臺的基礎(chǔ)上達(dá)到延時的目的，以防信號攔截情況的出現(xiàn)。②我們也可以使用均衡濾波器進(jìn)行信號轉(zhuǎn)碼。首先利用脈沖的平衡原則將不同路徑的信號進(jìn)行疊加，信號波動會在沖脈的阻隔下形成一層保護(hù)界面，我們要令沖脈的長度小于信號間隔的距離，這樣系統(tǒng)的寬帶傳輸效率就遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于原有的數(shù)值。但是因為信道的沖擊概率不同，所以在可見光通信的流動標(biāo)準(zhǔn)上也有著很大的差異。在系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化計算的過程中，可以開啟平衡器，其性能就是改善信源的編碼性能，使光交傳輸在串行的子載波體上保持速度與穩(wěn)定性的雙重融合。這樣也能在高效數(shù)據(jù)的調(diào)節(jié)頻道上將光信號源發(fā)射出去，降低ISI系統(tǒng)的干擾。

3.3 接收端硬件與軟件系統(tǒng)的設(shè)計

可見光通信系統(tǒng)的接收端部分是非常重要的，其硬件與軟件的設(shè)計也可以說是其中的關(guān)鍵?？梢姽獾慕邮斩耸怯晒怆姷臏y試模塊、信號傳遞模塊、通信信道流入模塊、信號波幅的過濾模塊組成的。各模塊之間如果想要達(dá)到軟件開發(fā)技術(shù)的有效性與可執(zhí)行能力，就要將各模塊進(jìn)行聯(lián)合與約束?？梢姽馔ㄐ跑浖儆趩纹倪B接機(jī)體，它有顯示相關(guān)數(shù)據(jù)的功能。信號可以通過光檢測裝置進(jìn)行無限制性的放大，通過對其放大規(guī)律的觀察，使光限號變?yōu)殡娦盘?。接著，系統(tǒng)對信號進(jìn)行自動過濾，在USB的轉(zhuǎn)串口處將產(chǎn)生干擾的通信結(jié)構(gòu)略去，濾波會隨著系統(tǒng)的整體變化而出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性的轉(zhuǎn)換。但是，我們不要忘記的是，最終想要達(dá)到的目的是將原有通信路徑還原。當(dāng)信號解碼模塊以一定的速度向前發(fā)展時，光電會在系統(tǒng)內(nèi)形成自動的接收系統(tǒng)，在各階段上以波幅的放電形式進(jìn)行規(guī)劃。

4 結(jié)論

綜上所述，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步也帶動了可見光通信的發(fā)展。本文從可見光通信技術(shù)的研究現(xiàn)狀為出發(fā)點，對其工作原理與具體的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行探索。首先，建立了可見光通信技術(shù)的基本模型，證明了它是以光源為關(guān)鍵性技術(shù)、以LED通信傳輸為依托的寬帶系統(tǒng)化技術(shù)。其次，從可見光通信干擾性因素作為編碼分析的方式得出分散通信的傳播路徑能夠在一定程度上減緩干擾，達(dá)到大數(shù)據(jù)輸送的目的。所以，可見光通信技術(shù)是對原有模式的延續(xù)與發(fā)展，為我國多樣化的網(wǎng)絡(luò)接入方式創(chuàng)造了有利條件。

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〔編輯：王霞〕