LED照明中的白光照明中的白光LED通信系统的噪声与干扰分析通信系统的噪声与干扰分析
摘要：阐述了背景可见光在噪声受限与干扰受限的白光LED通信系统中的影响。利用带通滤波器和光学设计以
及噪声匹配等方法提高了作为噪声受限系统的接收机性能；采取带阻滤波器、副载波调制、增设滤波电容等措
施，很好地抑制了干扰源对干扰受限系统的影响；提出了基于噪声与干扰双受限的白光LED通信接收机设计方
案，根据该方案设计的白光LED通信系统已投入使用。 0 引言 在白光LED 照明技术发展的同时，利用
LED 的高调制频率，白光LED 通信作为新兴的通信技术受到了人们的极大关注。根据通信理论，减小判决中的
误码率可从两方面入手：一是加大其输入光功率；一是提高信噪比。在白光LED 通信系统中，由于白
摘要：阐述了背景可见光在噪声受限与干扰受限的白光LED通信系统中的影响。利用带通滤波器和光学设计以及噪声匹配
等方法提高了作为噪声受限系统的接收机性能；采取带阻滤波器、副载波调制、增设滤波电容等措施，很好地抑制了干扰源对
干扰受限系统的影响；提出了基于噪声与干扰双受限的白光LED通信接收机设计方案，根据该方案设计的白光LED通信系统已
投入使用。
0 引言引言
在白光LED 照明技术发展的同时，利用LED 的高调制频率，白光LED 通信作为新兴的通信技术受到了人们的极大关注。
根据通信理论，减小判决中的误码率可从两方面入手：一是加大其输入光功率；一是提高信噪比。在白光LED 通信系统中，
由于白光LED 光源发出的是可见光，且发散角较大，对人眼睛基本无害、无电磁波伤害等优点，可以通过提高白光LED 光源
的发射功率，来提高系统的可靠性。最终是接收系统的信噪比决定了全系统的通信性能[2].我们基于对白光LED 通信系统噪声
与干扰的分析，在噪声受限系统中引入了带通滤波器和一种新型的成像式光学系统，利用噪声匹配设计了低噪声放大器，并在
干扰受限系统中利用了带阻滤波器、副载波调制、增设滤波电容等措施，提出了基于噪声与干扰双受限的新型接收机设计方
案。
白光LED 通信技术是指利用LED 器件高速点灭的发光响应特性，将LED 发出的用肉眼察觉不到的高速速率调制的光载波
信号来对信息进行调制和传输，然后利用光电二极管等光电转换器件接收光载波信号，并获得信息使可见光通信与LED 照明
相结合构建出LED 照明和通信两用基站灯。
如图1 所示，白光LED 通信系统的发射端是根据传递资料将电信号变调，再利用LED 转换成光信号发送出去，接收端利
用光电探测器接收光信号，再将光信号转换成电信号，经过解调当成信号资料读取。
图1 白光LED 通信系统结构原理图
接收端主要包括能对信号光源实现最佳接收的光学系统、将光信号还原成电信号的光电探测器和前置放大电路、将电信号
转换成可被终端识别的信号处理和输出电路。 光接收机的主要任务是以最小的附加噪声及失真，恢复出经由无线光信道传输
后光载波所携带的信息，因此光接收机的输出特性综合反映了整个可见光通信系统的性能。
2 白光白光LED 通信系统噪声与干扰分析通信系统噪声与干扰分析
2.1 白光白光LED 通信噪声受限系统通信噪声受限系统
白光LED 通信系统采用的是光强度调制和直接检测（IM-DD）技术。白光LED 通信系统的数字光接收机结构原理如图2
所示。
图2 数字光接收机结构原理图
此处，假设图2 所示的白光LED 通信系统接收机采用PIN 光电探测器， 在白光LED 通信系统中，起伏噪声决定光信道中
的传输质量，理想的信号应该包括一个时变的起伏噪声过程， 大概每比特至少10
4
~10
5
个光子。尽管在接收机中使用窄带滤波
器，当强光照射探测器的时候在系统中仍会出现107~108 光子/比特的起伏噪声。因此，强背景光构成了白光LED 通信系统的
主要噪声源。
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