前言

“智慧家庭”的興起，計算機、智能設備的迅速普及，使移動數字終端的范疇發生革命性的變化，給傳統接入網技術帶來了巨大的考驗。光纖到戶“最后一公里”的困境、無線接入網頻譜資源的緊張、RoF技術的不成熟和電磁輻射都制約這個瓶頸的突破。當今世界正在演繹一場“Anywhere, Anytime”接入方式的深刻變革，社會也在呼喚一種拓寬頻譜資源、綠色節能、可移動的接入方式。由此，可見光通信應運而生。

可見光通信采用LED作為光源，利用LED燈光承載的高速明暗閃爍信號來傳輸信息，使LED照明的同時可以高速通信。由于LED具有效率高、價格低及壽命長等優點，逐漸取代白熾燈、日光燈成為主要照明光源已經成為必然的趨勢。2011年，我國已經公布了逐漸淘汰白熾燈路線圖，計劃在2016年全面禁止普通照明用白熾燈的銷售。LED成為下一代照明技術已是大勢所趨，固態照明的普及將使可見光通信的光源無處不在。因此，利用LED作為光源的可見光通信技術將站在巨人的肩膀上，隨著LED的發展而高速發展。由于LED的節能和低成本特性，可見光通信將作為一種新型的綠色通信方式為國家的節能減排戰略做出巨大的貢獻。

回顧可見光通信的發展歷程，早在2000年，日本研究者就提出并仿真了利用LED照明燈作為通信基站進行信息無線傳輸的室內通信系統。此后，可見光通信迅速獲得了世界各國的紛紛關注和支持，在短短十幾年間得到了迅猛的發展。從幾十Mbit/s到500Mbit/s再到Gbit/s，傳輸速率不斷提升；從離線到實時，從低階調制到高階調制，從點對點到MIMO，技術上一日千里。可見光通信被《時代周刊》評為2011年全球五十大科技發明之一。可見光通信作為一種照明和通信結合的新型模式可以有效地推動下一代照明和接入網的發展和技術進步，已成為國內外競爭的焦點和制高點。

雖然當今可見光通信技術的研究正在經歷一個新概念、新技術層出不窮的極為活躍的發展期，但是仍然面臨著一系列制約其發展的問題。其中，一個主要原因在于白光LED有限的調制帶寬。眾所周知，LED是為照明而設計的，其發光效率高，但對于通信而言，卻存在著巨大的缺陷：最廣泛使用的藍光激發黃色熒光粉LED的調制帶寬只有幾MHz。因此，如何提高LED的調制帶寬，提高系統傳輸速率，成為國內外研究者們關注的焦點。

其次，現有的技術中沒有專用的高速可見光探測器。現在普遍使用的硅基探測器的靈敏度的表現差強人意，因為這類探測器主要用于紅外波段，對可見光波段而言并沒有特別好的性能。

另外，從產業發展而言，已有的Wi-Fi、3G等技術都有著相應成熟的集成芯片，但可見光通信沒有任何專業芯片，因此，無論LED燈的信號控制還是接收機信號接收后的實時處理，都需要研究人員自己像“搭積木”一般組建出來。

因此，為了突破這些限制可見光通信發展的瓶頸，更好地將可見光通信技術應用于實際生活中，近年來研究人員研發了許多更適合可見光通信的專用器件，并且設計了一些將可見光通信運用于定位、音頻、手機、車聯網等方面的實驗。本書詳細描述了本研究團隊基于LED的可見光通信器件和應用的研究，填補了國內還沒有系統描述可見光通信器件和應用的書籍這一空白，可以作為高等院校學生的教材，也可以作為產業界工程技術人員的入門參考書。

此書的撰寫得到了科技部、上海市科委和廣東省科技廳項目組相關老師和學生的大力幫助。其中劉立林老師撰寫了第2章的部分內容，劉立林老師和張帥龍博士撰寫了第3章中部分內容，江灝、紀新明、王少偉和張永剛老師撰寫了第4章中部分內容，楊愛英老師撰寫了第7章部分內容，曾宇、張光輝老師撰寫了第8章部分內容。同時感謝王一光、李潔慧、黃星星、王智鑫、王源泉、許銀帆、施劍陽、陳思源、趙嘉琦和張夢潔同學對本書撰寫的支持與幫助。本書成稿時間較短，不足之處在所難免，誠懇希望廣大讀者多提寶貴意見，以利于我們今后改進和提高。

作者

2014年12月