可见光通信调制方式及其性能研究刘洋章国安南通大学电子信息学院，江苏南通226019摘要为了实现白光LED室内照明以及通信的双重功能，根据可见光通信的特点，在分析开关键控调制(OOK)、脉冲位置调制(PPM)、数字脉冲间隔调制(DPIM)以及双头脉冲间隔调制(DH-PIM)结构的基础上，提出一种新型反向双头脉冲间隔调制(RDH-PIM)方式。分析比较了各种调制方式的编码结构、带宽需求以及平均发射功率，推导了系统误时隙率表达式。仿真结果表明，OOK具有最小的带宽需求，RDH-PIM可以获得最大的平均发射功率，且带宽利用率明显优于PPM和DPIM。作为一种折中的调制方式，RDH-PIM在无线光通信中有一定的应用价值。中图分类号TN929.12文献标识码Adoi:10.3788/LOP51.090601StudyonModulationSchemeofVisibleLightCommunicationsandItsPerformanceLiuYangZhangGuoanSchoolofElectronicsandInformation,NantongUniversity,Nantong,Jiangsu226019,ChinaAbstractInordertousewhiteLEDasalightingsourceandcommunicationpart，anovelmodulationschemecalledreversedualheaderpulseintervalmodulation(RDH-PIM)isproposedforindoorvisiblelightcommunicationsbasedontheanalysisofon-offkeying(OOK)，pulsepositionmodulation(PPM)，digitalpulsepositionmodulation(DPIM)，anddualheaderpulseintervalmodulation(DH-PIM).Thesymbolstructure,bandwidthrequirementandaveragetransmitpowerareanalyzedandcompared,andthesloterrorrateisderived.ThesimulationresultsshowthatOOKhastheminimumbandwidth,whileRDH-PIMhasthehighestaveragetransmitpoweranditsbandwidthefficiencyisnotablybetterthanPPMandDPIM.Hence,RDH-PIMissuperiorintheopticalwirelesscommunicationsystem.Keywordsopticalcommunications;visiblelightcommunications;modulationscheme;reversedualheaderpulseintervalmodulation;sloterrorrateOCIScodes060.1660;060.2605;060.4080;060.45101引言白光LED光源与普通照明设备相比，具有功耗低、寿命长、体型小、发光效率高、调制性能好、价格低廉等优点，使LED在用于照明的同时也有可能应用于通信领域。高亮度、低功耗的白光LED产业的兴起，使照明领域面临着一场新的变革，半导体照明取代传统照明势在必行。基于室内LED光源的无线光通信将作为一种新兴的通信方式，同时具备光纤通信和射频通信的优势，并且具有高速、成本低、无需申请频率使用权、安全性良好等优点，逐渐展现出其巨大的发展潜力以及广阔的应用空间[1]。近年来，可见光通信已经成收稿日期:2014-03-14;收到修改稿日期:2014-04-06；网络出版日期:2014-07-30基金项目:国家自然科学基金(61371113)、交通运输部应用基础研究资助项目(2013-319-825-110)、江苏省普通高校研究生科研创新计划(CXZZ13_0689)、南通大学研究生科技创新计划(YKC13001)作者简介:刘洋(1989—)，男，硕士研究生，主要从事无线光通信方面的研究。E-mail:474338752@qq.com导师简介:章国安(1965—)，男，教授，博士生导师，主要从事无线Mesh网络、无线光通信等方面的研究。E-mail:gzhang@ntu.edu.cn(通信联系人)090601-151,090601(2014)激光与光电子学进展www.opticsjournal.net等率先开展了一系列基础性的理论研究，并成立了“可见光通信联盟”[2]；2009年，美国政府斥资1.85亿美元，成立了一个为期10年的“智能照明”项目，涉及多家学院的30多位大学研究人员[3]。我国在可见光通信研究方面起步较晚，但也取得了一些令人瞩目的成绩，近日，复旦大学迟楠教授所领导的课题组在实验室成功实现了一种利用屋内可见光传输网络信号的国际前沿通信技术，研究人员将网络信号接入一盏1W的LED灯珠，灯光下的4台电脑即可同时上网，并且在实验室创造了3.7Gb/s传输的新世界纪录[4]。目前无线光通信系统中普遍采用强度调制/直接检测(IM/DD)方式，主要的调制方式有开关键控调制(OOK)、脉冲位置调制(PPM)、数字脉冲间隔调制(DPIM)以及双头脉冲间隔调制(DH-PIM)等。OOK和PPM调制方式最早由Kahn等[5]提出，OOK实现最为简单，且带宽需求小，但抗干扰能力较差；PPM是目前广泛使用的...