新思路：以LED光实现无线通信

VLC实现之路

波士顿大学教授Thomas Little是智能照明中心的高级研究员和副总监，他正在试验不同的调制方案，包括使用标准二元码的编码器、非归零编码器、脉冲码调制和脉冲密度调制。据他宣称，只要数据速率大于900kHz，所有这些方案工作时都不会产生闪烁光。Little领导的小组还在研究如何在没有直接视线的情况下可靠地收发信号，这要求使用反射信号且同时不能产生互调干扰。

“我们想要使网络的安装像拧装灯泡一样容易。”Little表示。他的实验室目前为止已经完成了40多个原型，这些原型正在一些工业合作伙伴那里进行评估。

波士顿大学的智能照明实验室已经建立了多个演示装置，可以用来演示如何使灯具同时具有照明功能和数据通信功能。例如，通过连线传输的以太网信号可以从一个灯具路由到另一个灯具，并由LED调制来自以太网装置的数据信号。

“我们想要解决的问题是，如何以很低的成本提供较高的数据速率，从而使可见光通信能够成为照明基础设施的一个部分。”Little表示。

通过在设备中安装LED发射器，从用户设备(如智能手机或笔记本电脑)到以太网集线器的信号可以用可见光来实现。但Wi-Fi仍可用于到以太网集线器的回传信号并获得同样的优势，因为来自用户的回传信号(例如通过按键)通常是低带宽的信号。

作为工作的一部分，新墨西哥大学正在集中精力研究创新的设备架构--致力于提高效率和LED的开关速度，以求达到GHz的带宽。到目前为止，教授Steve Hersee已经发明了一种可扩展的工艺用于制造基于纳米线的LED。新墨西哥大学准备将这个技术许可给产业界，允许他们使用与传统LED相同的材料大批量生产基于纳米线的LED，但架构有很大的改进，其中由上百万条纳米线组成的垂直列将用作发射器。

“我们使用相同的氮化镓材料，但不像普通LED那样所有层都平躺在水平面上，它们将以同轴方式缠绕在中央纳米线周围，使得器件具有高得多的效率，并允许以高得多的速率进行调制。”Hersee指出，“这将使固态照明发生根本的变化。纳米线包含零缺陷，而传统LED中使用的传统水平氮化镓膜每平方厘米有数百万个缺陷。”

纳米线宽度从100nm到500nm不等，在基底上的垂直列中可以生长到5至10um高。第一批原型最近才生产完，但新墨西哥大学希望在今年年底前有更多的公司获得许可。

今年7月在RPI学院将举办NSF赞助的一次展会，届时将评估目前为止的最新工艺，并且为2011年制定新的里程碑。NSF计划到2018年截止，到那时，NSF希望拥有智能照明标准和技术，并能让每个新的固态照明装置像可见光通信集线器一样完成双重任务。

“既然我们实现了LED照明，我们还希望LED能实现照明之外的其它用途。”Hersee指出。


表一：射频与LED可见光通信比较。