白光LED通信系统的噪声和干扰

徐鑫宇 黄旭 张浩

摘要 随着白光LED照明技术的不断发展和进步，利用其通信特点所开展的通信技术，也得到了社会各界的广泛关注，为了更好的帮助大家对白光LED通信系统的内容进行了解与掌握，本文通过对其噪声和干扰情况展开分析，希望能为相关人员起到一些积极的参考作用。

【关键词】白光LED 通信系统 噪声 干扰分析探究

根据通信理论内容可以发现，要想降低运行判决过程中的误码率，那么不妨从以下这几个方面进行：首先，要对光功率进行提升;其次，则是要对信噪比进行升高。在具体的工作中，系统本身所产生的可见光发散角较大，在应用上，存在着无害的特点。通过提升其光源的发射功率，能够提升系统的可靠性，并且利用白光LED通信技术中所具备的高速点灭特性，来对其所发出的光载波信号进行调制与传输，并借助二极管来接收光载波信号，进而构建出能够达到通信、照明两用的基站灯。

1 白光L印通信系统中存在的发展问题

1.1 无线频谱资源拓展问题

由于传统的无线通信取得了较为不错的发展成绩，且与广播、电视、蓝牙等技术实现了共用微波无线频段技术，这就导致该频段的频谱资源处在一个较为紧张的状态，所以对新的无线频段进行开发，是一件迫在眉睫的工作内容。在调查中发现，在这方面，近些年主要是利用太赫兹通信、毫米波通信来进行解决，但是在白光LED器件的应用上，利用更高的光频率进行无线通信，不仅可以提升传输效率，更能够避开无线授权波段。

1.2 达到节能环保目的

LED器件属于是一种具有高效性的固体光源，并且当前荧光光源的应用，更是达到了能耗更低、亮度更大，以及尺寸更小的目的。与此同时，LED光源所发出的光谱较窄，能够成为无线通信载波调制信号，并将绿色照明、节能通信等优点发挥出来，还有，处在可见光频段的光波，不会对人体产生伤害，在长时间的运行状态下，可以保证用户的环保要求，构建绿色节能环保的通信环境。

2 白光LED通信噪声受限系统

白光LED通信系统，所采用的是光强度调制和直接检测技术，在整个应用过程中，光信道的传输质量会背噪声所影响，相关人员认为，整个工作的理想化状态，可以简单概括为是时变产生噪声起伏的过程，根据有关的数据内容显示，每个比特主要包含l0⁴-10⁵光子。接收机在工作中，主要借助窄带滤波器执行工作，探测器被强光所照射的时候，系统的每个比特中，大约会出现l0⁷-lO⁸光子的起伏噪声，整个强光背景构成了噪声的主要来塬。

另一部分噪声的来源产生于接收机的内部。由于白光LED调制速率难以达到100MHz，所以PIN也会产生一些低频闪烁噪声，而PIN管处的噪声电流，会引入一部分的散粒噪声，在接收系统中，不妨添加相应的滤波器，对那些低频、闪烁的噪聲进行抑制;光电探测器在不工作的状态下，会产生一些负偏压的情况，这时的“暗电流”处在毫安化的级别中;而当探测器负载，以及放大器发热的时候，也会出现一些热噪声，尤其是放大器内部的晶体管、电阻也是产生噪声的电器元件。

3 白光LED通信干扰受限系统

背景光是整个通信系统的主要噪声源，在噪声受限的系统中，PIN管中存在的噪声光，借助光功率，引入一些散粒噪声，与此同时，还应该注意到，放大器装置中，也会出现一些固有化的噪声。还有，由于白光LED通信系统所具有的特性，导致其无法在对可见光进行过滤的时候，安装相应的带阻滤波器，如果整个电路设计出现不合理的情况时，那么在外界，一些可见光难免会对整个接收系统产生干扰，系统所发出的输出信号，会受到调制背景光的干扰，影响到系统的正常化运作。

4 白光LED通信系统中基于双受限的光接收机设计

4.1 成像式光学接收系统设计

成像式的光学接收系统，其设计内容主要是把握住整个探测器的实际应用面积，然后利用结算结果，将其分割为数量较多的独立化单元，这样每个小单元，都可以拥有一个接受世界的FOV，执行工作时，能够实现对信号的独立接收。在具体的设计实施过程中，可以假设透镜的焦距大小为f，而小单元的接收视角FOV=arctan（x/f），如果探测器的整体面积为aXa，那么就可以算出整个探测器的最大接收视角为FOVmax=arctanL（2a）^1/2/2f]。当探测器被划分为若干个小单元之后，整个探测器平均的接收视角，也会出现一定程度的减小，背景光的光强也会随之减弱，整个探测器会有数量较多的小单元构成，这样能够进一步降低光电探测器上所出现的等效输入电容，提升系统的接收灵敏程度。

4.2 高频低噪声放大器设计

当白光LED照明信息系统进行工作的时候，信道中背景光噪声处在一个较强的状态下，针对前置的放大器，设计人员需要按照低噪声的标准执行设计，同时，由于前置放大器所产生的噪声干扰性较强，所以设计工作的一项重要指标，就是控制等效输入的噪声电流密度，要想降低噪声，那么需要设计出光电二极管，与其后续有源器件之间的噪声匹配电路，这样就能够保证噪声电流具有最小的等效输入。

4.3 干扰受限系统的干扰抑制措施

在具体的实施工程中，首先，可以借助带阻电子滤波器，抑制某一特定频率下的背景光干扰情况，例如日光灯本身所产生的一些工频干扰问题，都可以进行有效的解决;其次，可以采取副载波调制，把光信号脉冲，迁移到较高的频带上，并利用接收机，采取电路滤波的方法，消除低频的背景光噪声;最后，则是要在相关的电路中，增设一些电源滤波电容，以及放大器偏置电路滤波电容，能够取得有效的抑制电源噪声效果。

5 结语

总而言之，针对白光LED通信系统的噪声和干扰问题，相关工作人员需要结合整体的设置情况，运用合理化的技术手段，从设计阶段开始，直到其运行实践，都应该进行合理化的解决。在光域和光电的发展内容上，提出一些有效的噪声抑制措施，弱化那些潜在的干扰问题，并综合该项技术的优点，改善潜在问题，升级相关的设计方案，这样能够使白光LED通信系统，获得更加良好的接收性能。

参考文献

[1]权进国.LED可见光通信链路关键技术研究[D].哈尔滨工业大学，2016.

[2]高小龙，白光LED发光建模与通信系统研究[D].中南大学，2012.

[3]赵惠珊，陈长缨，陈曦，傅倩，洪岳，骆宏图，莫晨晓，白光LED通信系统的噪声与干扰分析[J]，光通信技术，2011，35 （01）：60-62.