在日常生活中，燈泡給了我們無處不在的照明。除了照明，如果有人告訴你燈泡還能通信，并且通信速率還很高，你信還是不信呢？
燈泡通信是一件很新奇的事，它得益于令人浮想聯(lián)翩的新科技——可見光通信技術(shù)。
上網(wǎng)搜搜“可見光通信技術(shù)”，你能看到各種報(bào)道，包括中國人在2010年上海世博會的展示、外國人在TED上的介紹、美國時(shí)代周刊的“LiFi”、中國中央電視臺的“光怪路由”……
如果你關(guān)注可見光通信系統(tǒng)的速率指標(biāo)，你還會發(fā)現(xiàn)科研團(tuán)隊(duì)的成果不管是10Mbps、100Mbps、Gbps還是數(shù)十Gbps，都能標(biāo)稱國際先進(jìn)。
要想客觀評價(jià)這項(xiàng)無線通信新技術(shù)的研究進(jìn)展，還得學(xué)習(xí)一些通信技術(shù)的基本知識。
作為一名從事可見光通信技術(shù)研究的一線科研人員，下面我以中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所的一項(xiàng)研究成果為案例，對可見光通信這項(xiàng)無線通信新技術(shù)進(jìn)行簡單的科普。
在中國科學(xué)院官網(wǎng)上，對半導(dǎo)體研究所的一項(xiàng)可見光通信技術(shù)研究成果有如下描述：
基于1瓦熒光型白光LED[1]和PIN探測器[2]在OOK調(diào)制下單路[3]實(shí)時(shí)[4]傳輸平均速率[5]610Mbps，在傳輸距離6.2米時(shí)，平均誤碼率[6]為3.5e-5量級，遠(yuǎn)低于前向糾錯(cuò)的誤碼率上限要求3.8e-3。
網(wǎng)站還附上了如下圖所示的系統(tǒng)實(shí)物照片和安捷倫誤碼率測試儀[7]81250的測試結(jié)果。
下面我們針對上述這段話中的幾個(gè)關(guān)鍵詞逐一進(jìn)行解讀。
“1瓦熒光型白光LED”
目前常用的半導(dǎo)體照明光源是熒光型白光LED，因?yàn)闊晒獠贿m宜做高速光通信，所以有人會用不含熒光的藍(lán)光LED，甚至使用三顆芯片的RGB三基色LED或者四顆芯片的RGBY四色LED，這樣能利用波分復(fù)用實(shí)現(xiàn)多芯片速率的累加。
四種半導(dǎo)體照明光源（點(diǎn)擊圖片可放大）
“PIN探測器”
半導(dǎo)體光探測器按照器件結(jié)構(gòu)分最常用的是PIN探測器和APD探測器。其中，APD探測器帶雪崩放大功能，能實(shí)現(xiàn)微弱光信號的探測，能有效延長光通信系統(tǒng)通信距離，價(jià)格昂貴。PIN探測器雖然便宜，但是本身不帶信號放大功能，對最小信號光功率要求較高。
PIN探測器和APD探測器
“單路”
單路就是一個(gè)通道，多色光的波分復(fù)用或者多個(gè)LED的空分復(fù)用是多通道通信，多個(gè)通道的通信速率累加就是系統(tǒng)的通信速率。
單一通道傳輸和多通道傳輸
“實(shí)時(shí)”
實(shí)時(shí)是相對離線而言的，離線處理肯定是非實(shí)時(shí)通信，因?yàn)樗荒馨l(fā)一個(gè)數(shù)據(jù)包，不能連續(xù)發(fā)送并處理數(shù)據(jù)包，而實(shí)時(shí)就是能連續(xù)傳輸并處理，如果要做個(gè)比喻的話，實(shí)時(shí)通信就好比自來水管放水，而離線處理則是拋扔瓶裝水。
實(shí)時(shí)通信和非實(shí)時(shí)通信就好比一個(gè)是自來水管放水，一個(gè)是拋扔瓶裝水
“平均速率”
所謂平均速率，就是通信系統(tǒng)持續(xù)工作一段時(shí)間（比如2個(gè)小時(shí)）平均每秒傳送了多少比特信息。而峰值最高速率就是某一瞬間的最高速率，可以比喻成“最輝煌的瞬間”。
平均速率和分值速率
“平均誤碼率”
誤碼率通常與系統(tǒng)的傳輸距離、傳輸速率成反比。原始誤碼率只要低于前向糾錯(cuò)3.8E-3的要求就可以通過冗余編碼來糾錯(cuò)，改善誤碼率。而兩個(gè)通信系統(tǒng)性能比較，通常誤碼率、傳輸距離、傳輸速率三者要綜合考評，單比一個(gè)指標(biāo)沒太大意義。
“誤碼率測試儀”
誤碼率測試儀是專用于誤碼率測試的儀器。如果沒有誤碼率測試儀，利用接收機(jī)的眼圖、星座圖等也可以初略估算誤碼率。
通過上面的介紹，相信大家已經(jīng)明白了，我們?nèi)粘Ｉ钪姓彰饔玫?瓦的熒光型LED燈，除了做照明用能節(jié)能省電外，做通信用也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)600Mbps以上的高速無線傳輸，并且還能繼續(xù)提速。
其實(shí)，如果不限定是做實(shí)時(shí)傳輸，采用高階調(diào)制技術(shù)做非實(shí)時(shí)傳輸，在實(shí)驗(yàn)室里大功率的無熒光粉的LED已經(jīng)能實(shí)現(xiàn)Gbps量級的峰值傳輸速率了。如果能研發(fā)相配套的高性能的數(shù)據(jù)處理芯片，則大功率LED進(jìn)行Gbps量級的實(shí)時(shí)傳輸也有望實(shí)現(xiàn)，1顆四色LED甚至能有望通過波分復(fù)用實(shí)現(xiàn)10Gbps的傳輸。
看來，光通信比電通信快的基本常識，在無線通信領(lǐng)域也能很容易得到驗(yàn)證了。（文章來源：科學(xué)大院微信公眾號）
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