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A 3-Gb/s single-LED OFDM-based wireless VLC link using a gallium nitride μLED

讀後感:
今天讀了《A 3-Gb/s single-LED OFDM-based wireless VLC link using a gallium nitride μLED》有感如下:
本文思想是用50-μm氮化鎵LED替代白色LED應用於光無線通訊,並且實驗驗證它的優越性。

VLC比RF的優越性:
1.100s的THZ免費授權頻寬
2.簡單的前端裝置
3.沒有敏感電磁裝置的干擾
4.應用到現有照明設施的可能性
實驗裝置

  • 首先,一個輸入位元流用M-QAM進行調製,所得到的M-QAM符號被分配到不同的頻率子載波上,如果使用預均衡,則相應地重新調整。之後進行IFFT,產生了一個離散時域訊號。將有條件的數字訊號提供給任意波形的濾波器(AWG),然後用Agilent N8241A去把它對映成模擬訊號。這個訊號用高功率濾波器濾波,Mini-CircuitsZHL-6A用於驅動μLED。μLED發射波長分佈集中在450nm、有一個最大光功率在4.5mW左右的藍色光束。Mini-CircuitsZFBT-6GW中的bias-T用於給藍色光束增加偏執。光從μLED中發出成像在高速度的光電探測器上,New Focus1601FS-AC,採用高數值孔徑(NA)顯微鏡物鏡,型號40OA65來自科瑪光學。這個光電探測器的輸出訊號被數字示波器AgilentMSO7104B捕獲。然後,一下過程在MATLAB中執行:同步、FFT、均衡、M-QAM調製。接收端和傳送端的距離設定為5cm。這是由於μLED的光功率和PD區域小限制的。可以進一步的提升μLED的條件或者提升光等有條件的傳輸因素(能給接收端提供充足的SNR)。

  • VLC調製中的訊號為單級實訊號,通過Hermitian symmetry(直流副載波和π-shifted副載波設定為零,另外,一半子載波被設定為另一半子載波的複共軛)變為雙極實訊號。

  • 資料載入忽略不計,因為要避免周圍環境光的干擾和直流電的干擾。

  • 現如今提出兩個方法去增大μLED通訊能力的利用率:
    1.一個固定的M-QAM星座模型被用在所有的調製載波中,能量預均衡被用在試圖去均衡接收端的每個載波實現的SNR值。
    2.星座大小和每個子載波上的能量都是根據在特定頻率下可達到的信噪比來確定的。

  • 結論:單個Gallium Nitride μLED 3-Gb/s無線通道的可行性被驗證。OFDM被用作調製系統,因為它允許最佳使用頻率依賴的通訊系統。兩個分別的方法對通訊系統利用率最優化的驗證:(1)預均衡(2)自適應位和能量負載。這個文章展示了最大化實現3 Gb/s.的資料速率。作者認為,這是現有的最快的單通道無線傳輸系統。

  • 在以前情況的系統吞吐量不只被μLED的效能限制,還被其他電子元件的特徵所限制。AWG的樣本速率和濾波器的頻率反映限制了調製頻寬。進一步增大資訊速率的工作正在進行。現有證明表現在超過5cm距離的narrow-field-of-view連結。