Wireless Infrared Communications

可见光通信（VLC）是一种利用可见光作为传输媒介的无线通信技术，它允许通过发光二极管（LEDs）等光源实现高速、短距离无线数字通信。VLC技术可以建立红外线区域网络和通信链路，而无线红外通信是其中重要的组成部分。Joseph M. Kahn和John R. Barry的研究为可见光通信提供了一个重要的参考，并对当前的红外链接和局域网络进行了描述。他们的研究重点在于与无线电和微波媒介的优缺点对比，以及红外光通道的物理特性，特别是强度调制直接检测（IM/DD）下的路径损耗和多径响应。此外，他们也分析了自然和人造环境红外噪声源，并提出了最大化链路信噪比（SNR）的发射器和接收器设计策略。研究中详细探讨了几种调制格式，包括开关键控（OOK）、脉位调制（PPM）和副载波调制，并量化了这些技术在多径失真环境中的表现。还回顾了不同用户传输的多路复用技术，并描述了实验50 Mb/s开关键控散射红外链路的性能。 随着便携式信息终端在工作和生活环境中的普及，无线数字链路和局域网络（LAN）的引入正在加速。便携式终端设备应能够访问高速有线网络上提供的所有服务。与有线设备相比，便携式设备在功率消耗、尺寸和重量方面存在严重限制。因此，人们对于满足这些需求的廉价、高速链路的兴趣促进了对红外无线通信技术的最新研究。 在红外媒介与无线电和微波媒介的对比中，红外辐射作为短距离室内通信媒介提供了显著优势。红外通信的优势包括其相对无线电和微波通信的低成本和对用户隐私的保护，这是因为红外线不能穿透墙壁，因此不会干扰到其他房间。然而，它也有缺点，比如无法像无线电波那样穿透障碍物。此外，红外通信通常受到设备尺寸和功率消耗的限制。 在红外通道的物理特性方面，研究重点在于使用IM/DD的红外信道，包括路径损耗和多径响应。路径损耗指的是信号随着距离增加而减小的自然现象，而多径响应是指信号在到达接收器之前可能沿着多条路径传播，导致接收信号复杂化。 为了最大化链路信噪比，研究者提出了针对发射器和接收器设计的策略。发射器和接收器的设计是VLC系统中的关键技术，它们影响通信的质量和稳定性。发射器负责将电信号转换为光信号，而接收器则将光信号转换回电信号。 在调制格式方面，研究详细讨论了几种不同的调制技术。开关键控是最基本的调制方式，通过LED的开和关来传输数据，即“开”代表逻辑“1”，“关”代表逻辑“0”。脉位调制则是一种定时调制技术，通过调整脉冲的位置来携带信息。副载波调制是使用较高频率的载波信号，并通过改变这个载波信号的某些属性来传输数据。 在多路复用技术方面，研究中回顾了不同的复用技术，这使得系统能够有效地将多个用户的不同传输合并到一个信道中。 通过实验实现的50 Mb/s开关键控散射红外链路性能的描述，证明了红外通信技术在实际应用中的可行性。实验结果表明，即便存在多径效应的影响，经过优化设计的系统仍然可以实现稳定和高速的数据传输。这项研究对可见光通信领域的学者和工程师具有重要的参考价值。