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无线光通信

/wireless optical communication/
条目作者张永

张永

最后更新 2022-01-20
浏览 163
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以光为信息载体,以大气湍流信道为传输信道的信息传输方式。

英文名称
wireless optical communication
所属学科
光学工程

1960年,T.H.梅曼等人使用红宝石制造了第一台激光器。激光器的出现推动了光纤通信和无线光通信的发展。光纤通信由于其速度快、价格低等优势,已经得到了相当广泛的应用。由于光纤的铺设成本较高,若使用无线光通信来替代光纤,其施工等各方面成本都将大幅度地降低。

无线光通信结合了光通信和无线通信的许多优点,如成本低、保密性好、抗电磁干扰等。无线光通信成为下一代通信系统解决“最后一公里”瓶颈的技术之一。无线光通信也面临一些挑战,如大气媒介衰减、传输距离的影响、收发端对准问题。

无线光通信的研究内容主要包括光源调制技术、信道编码技术和接收技术。对信道编码技术的研究可以减少大气湍流对信号的影响以增强信道的可靠性。无线光通信分为两类:自由空间光通信和室内可见光通信。

基于红外波段的自由空间光通信已经从理论研究转化到实际应用阶段。以激光作为发射光源,将电信号调制到光载波上,在大气中进行传输,并且在接收端通常使用光电二极管进行信号接收。

使用可见光作为信号传输载体的短距离无线通信。使得照明灯具有传输信息的能力并且不影响原来的照明功能。普遍采用白光发光二极管作为室内可见光通信系统的光源。与传统的无线通信相比,内可见光通信的传输距离短,数据率低。一般的室内可见光通信系统的传输距离在1~100米。由于可见光通信基本上是视线通信,一旦光源与接收机之间有障碍物存在,信号就无法传输到接收端。无论是在私人住宅、办公室或者铁路车厢里的人们都可以通过共享高速互联网连接在移动设备上看高清视频、进行线上通话等。这种密集的高速接入方案通常被称为光无线网。通过使用可见光,用户可以直观地控制与他人的数据共享。一旦有物体(如手)进入光源和接收机之间,数据传输就会受损。基于发光二极管灯的无线光通信系统在灯光总是打开的环境下比较有利,如工业环境或者医疗区域。但是,这一问题可以通过在发光二极管照明灯上集成红外芯片使灯光关闭时通过红外光进行信号传输来解决,也能够实现连续的数据流。

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