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LED可見光通信系統(tǒng)

該系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩個部分構成，每個部分又包含相應的電學與光學元件。發(fā)射部分的電學元件包括LED驅動電路和負責編碼、調制、預均衡的電信號處理系統(tǒng)，光學元件包括LED芯片和發(fā)射光學天線：接收部分的光學元件包括接收光學天線和探測器芯片，電學元件則包括負責解碼、解調、后均衡的接收信號處理系統(tǒng)。

（圖片來源：復旦大學教授遲楠）

LEDN見光通信首先在日本開展。早在2000年，日本研究者就提出利用LED照明燈作為通信基站進行信息無線傳輸?shù)氖覂韧ㄐ畔到y(tǒng)。

作為可見光通信技術的一支，“Li-Fi”這個稱呼是由英國愛丁堡大學的教授哈羅德·哈斯（Harald Haas）在2011年全球科技娛樂設計大會（TED Global）上首次使用的。2013年10月，由哈斯擔任首席科學官的pureVLC公司以5000英鎊的價格向一家美國醫(yī)療衛(wèi)生供應商出售了第一臺Li-Fi設備，Li-Fi邁向產業(yè)化。

我國科研人員自然也不甘落后，復旦大學的研究人員成功利用可見光傳輸網絡信號：他們通過微芯片控制LED燈泡的明滅變化，將二進制數(shù)據編碼成光信號：燈亮表示1，燈滅表示0。這些信息能被接收器捕獲并解調出來，而人眼卻不會察覺到LED燈的變化——因為它們閃爍得實在太快了。研究人員將網絡信號接入一盞功率為1W的LED燈，與接收器相連的4臺電腦就都能夠上網。

復旦大學自主開發(fā)了高階調制和信道均衡算法，可見光通信的離線速率可達到3.75Gbps。他們搭建了10套樣機，實時物理層速率可以達到150Mbps。就傳輸速率而言，中國并沒有落后于世界的腳步。

然而，在LED芯片和基于多輸入多輸出模型（Multi-input Multi-output，MIMO）的可見光通信系統(tǒng)方面，我國與國際前沿仍存在一定差距。當前，復旦大學開發(fā)的系統(tǒng)中采用的都是市場上常見的照明用LED芯片，通信的性能受到一定的制約。在材料生產、器件工藝和新結構封裝芯片等方面的研究也比較缺乏。另外，國外已有基于MIMO和探測器陣列的可見光通信實驗，基于集成收發(fā)芯片的MIMO可見光通信系統(tǒng)是國內相對薄弱的環(huán)節(jié)。接下來，復旦大學的研究團隊將花更多的精力解決距離功率、覆蓋范圍等問題，并致力于現(xiàn)有系統(tǒng)的芯片化小型化工作。

和早已普及的Wi-Fi相比，Li-Fi具有明顯的優(yōu)勢：Li-Fi調制在可見光譜上，是Wi-Fi載頻的萬倍以上，這意味著更大的帶寬和更高的速率：Li-Fi具有可遮擋性，具有一定的安全價值。另外，Li-Fi的設置幾乎不需要額外建立基礎設施。因此，歐洲、美國和日本都有研究組織在開展可見光通信的科研，競爭激烈，最高傳輸速率幾乎每個月都刷新。

可見光通信也有突出的劣勢，包括遮擋性，不能繞射，無法穿墻而過，上行傳輸也需要一個LED燈等，所以不能代替Wi-Fi技術。因此更多的是作為一種補充，能夠在一些特定的場所發(fā)揮比Wi-Fi更好的效率。

可見光通信尚未解決的問題還很多，需要謹慎樂觀，既要認識到Li-Fi的優(yōu)點，也要充分認識到Li-Fi的不足?？梢灶A見的是，Li-Fi技術的推廣將與Wi-Fi形成很好的配合，為人們提供各種便利。也許不久之后，在沒有Wi-Fi的地方，只要開個燈，也照樣可以上網啦。

（責任編輯/趙佳）