可见光通信标准化白皮书(2016年版)

可见光通信标准化白皮书(2016年版)编制单位：中国电子技术标准化研究院全国信息技术标准化技术委员无线个域网标准工作组二零一六年二月I版权声明中国电子技术标准化研究院版权所有。使用声明：未经中国电子技术标准化研究院事先的书面授权，不得以任何方式复制、抄袭、影印、翻译本文档的任何部分。II目录1.前言....................................................................11.1.研究背景..........................................................11.2.研究目标及意义....................................................21.3.主要编写单位和起草人..............................................22.可见光通信概念及应用....................................................32.1.可见光通信概念....................................................32.2.可见光主要技术特点................................................32.3.主要应用场景......................................................63.可见光通信的关键器件...................................................113.1.可见光发射部件...................................................113.1.1.PC-LED....................................................113.1.2.LED驱动...................................................153.1.3.LED照明...................................................153.2.可见光接收部件...................................................163.2.1.概述......................................................163.2.2.硅基PIN光电探测器........................................173.2.3.窄带APD光电探测器........................................183.2.4.窄带滤光滤膜..............................................183.2.5.探测器电路................................................193.3.光学天线.........................................................193.3.1.可见光通信对光学天线的要求................................193.3.2.采用角度分集接收技术的光学天线设计........................204.可见光通信关键技术.....................................................214.1.可见光通信信道建模...............................................214.1.1.白光LED频率响应模型......................................214.1.2.蓝光滤波后LED频率响应模型................................224.1.3.各种LED的调制带宽........................................224.1.4.多径反射建模..............................................254.1.5.小型室内场合信道测量与建模................................264.1.6.大型公共场合信道测量与建模................................274.2.可见光通信技术...................................................294.2.1.调制技术..................................................29III4.2.2.MIMO技术..................................................334.2.3.OFDM技术..................................................364.2.4.编码技术..................................................394.2.5.均衡技术..................................................414.2.6.复用技术..................................................434.2.7.多址接入技术..............................................454.2.8.组网技术..................................................465.可见光通信标准化现状...................................................555.1.可见光通信国外标准现状...........................................555.1.1.JEITA标准.................................................565.1.2.IEEE802.15.7标准.........................................575.1.3.欧盟OMEGA标准............................................585.2.可见光通信国内标准现状...........................................606.可见光通信产业化现状分析...............................................616.1.现状综述.........................................................616.2.国内现状.........................................................626.3.国外现状.........................................................677.可见光通信技术标准体系.................................................707.1制定标准体系的目标...............................................707.2制定体系的研究思路...............................................707.3标准体系的制定原则...............................................717.4可见光通信标准研制建议...........................................7211.前言1.1.研究背景随着无线技术在各行业的广泛应用，移动数据呈现爆炸式增长，有限的无线频谱资源越来越难以满足日益增长的无线频谱需求。另一方面，可见光通信（visiblelightcommunication，VLC）可以利用的可见光波段尚属空白频谱，无需授权即可使用，而VLC又具有照明和通信结合，无电磁干扰，绿色环保等优势，因此，VLC作为解决最后一公里无线接入的一个重要手段，被认为是5G关键技术之一。目前，现有的短距离无线通信以射频技术为主,但是，基于射频的无线通信技术的进一步发展受到频谱带宽和电磁干扰等因素的限制，这将影响到新兴业务的广泛应用。随着LED照明技术的广泛应用推广，基于可见光LED的通信日益受到关注。与传统照明光源相比，可见光LED不仅光电转换效率高、使用寿命长、绿色环保，而且具有调制性能好、响应时间短等优点。利用LED这些特性，在用作照明的同时，还可以把信号调制到LED可见光束上进行传输，实现光媒质的无线通信技术，即LED可见光通信技术。使用LED可见光通信与传统的无线通信技术相比较，它有以下优点:(1)可见光LED基础设施分布广泛;(2)可见光对人体安全;(3)发射频率高，传输速率快;(4)无电磁干扰;(5)频谱较宽，且无需频率许可。由此可以看出，LED可见光通信技术提供一种全新的数据通信方式，并具有多领域，多场景，多行业的应用发展前景，已引起国内外的广泛关注和研究。21.2.研究目标及意义本白皮书力图从应用、技术、产业、标准等角度，给出可见光通信的发展的整体轮廓，从技术和商业角度提出可见光通信的产业生态链；从发射部件、接收部件和光学天线给出可见光通信的关键器件，分析可见光通信发展的关键技术；同时提出在不断创新的应用下可见光通信的标准体系及近期急需研制的标准项目。本白皮书立足于可见光通信发展所属的短距离无线通信从射频信号向光电信号等多元化发展的特点,介绍目前国内、国外主要的可见光通信标准、技术与应用方面的布局与实践。本白皮书的发布，旨在与业界分享我们在可见光通信领域的研究成果和实践经验,呼吁社会各界共同关注可见光通信的技术投入、标准建设与服务应用，共同推动可见光通信的发展。1.3.主要编写单位和起草人主要参编单位：中国电子技术标准化研究院、中国电信研究院、解放军信息工程大学、北京大学、复旦大学、全电智领、清华大学、中兴通讯、北京邮电大学、深圳市海思半导体有限公司、浙江大学等。主要的起草人：卓兰、韦莎、曾宇、李青、刘璐、迟楠、王超、张洪明、田辉、杨昉、刘培、胡微微、李晓、支周、李德建、钟杰、马原野、郑重、范博、周盈君等。32.可见光通信概念及应用2.1.可见光通信概念可见光通信（VLC）是指采用白光LED作为光源，利用LED灯光承载的通信信号直接调制LED的发光强度来传输信息，无需光纤等有线信道的传输介质，在空气中直接传输光信号的通信方式。可见光通信是照明与通信的深度耦合。2.2.可见光主要技术特点VLC用作室内无线接入具有如下优势：1.可见光具有380nm－780nm405THz的巨大带宽，是整个无线频谱的10,000倍，可以实现高速无线接入，据报道有研究机构已经实现了10Gbps的高速传输；2.可见光无电磁污染，可以用于机舱、医院、核电站等对电磁干扰比较敏感的地方的无线接入；3.可见光无处不在，可见光通信技术利用人眼看不到的高速命案闪烁信号来实现信息传输，集照明、通信、智能控制于一体，节能绿色环保。但采用VLC作无线接入，同时如下缺点：1.可见光不能穿透障碍物的阻挡，传输距离有限。现在所报道的Gbps4的传输，传输距离分米级，在小