黑暗中也能傳送數據的可見光

2020-11-25 電子工程專輯

美國達特茅斯學院(Dartmouth College)的研究人員為可見光通訊(VLC)賦予全新的功能，透過將傳送的數據編碼成一種人眼無法察覺但可經由光電二極體偵測的超短頻率脈衝，使得可見光也可以在光線暗淡或黑暗的環境中傳送數據。CmkEETC-電子工程專輯

研究人員的想法是充份地利用可見光，即使是在白天室內燈光經常關閉的情況下。此外，依賴可見光的行動用戶很清楚傳送光源至接收機有多麼耗電。因此，研究人員利用現成可用的低成本LED與光電二極體，設計出一種新穎的數據編碼與LED驅動機制。

研究人員在此過程中面對各種挑戰，例如他們必須設計一款有效的驅動電路，能以夠快的反應速度(僅幾奈秒)實現最低延遲，並提高低成本光電二極體的增益(改善通訊距離)。此外，還有一款優化的輕量級調變方案，可在超低功耗LED的工作周期內儘可能編碼至最大位數，同時，研究人員也開發出一款穩健的解調方案，能夠可靠地從光脈衝中擷取位。CmkEETC-電子工程專輯

研究人員將這項人眼不可見的VLC計劃稱為『DarkLight』，它可實現1.6kbps的數據率，支持高達1.8m的通訊距離，而且還可使LED前端功耗從19.8W大幅降低至104mW。而且，研究人員採用的是500ns光脈衝以及僅0.007%的LED工作周期實現，使得DarkLight LED幾乎和「關斷」狀態的LED沒什麼分別。CmkEETC-電子工程專輯

研究人員指出，DarkLight拓展了VLC的適用場景，因為它本來只是VLC鏈路可能無縫切換的某種特殊模式。這種模式讓以光為基礎的通訊途徑始終開啟，而無論實際的光照亮度如何。

有趣的是，DarkLight還可根據環境光調整其LED工作周期，使其得以在最大周期下作業，同時保持讓人眼無法察覺的亮度。CmkEETC-電子工程專輯

研究人員還著眼於接收器如何同時從多個LED發射的光脈衝中解碼位，以及根據每個LED用於編碼數據的時隙組合，在不同的LED中差異化多個同步的位串流。CmkEETC-電子工程專輯

接下來，研究人員希望提高DarkLight的數據速率和範圍，進一步探索更高階的LED和光電二極體，以便找出DarkLight的最終極限。研究人員甚至考慮更先進的驅動電路設計，例如脈衝成形技術，可用於產生較短但更高的光脈衝。此外，這種新的VLC編碼機制也適用於IR，為人眼的安全降低IR能量，而這也是研究人員未來要研究的方向之一。CmkEETC-電子工程專輯

編譯：Susan HongCmkEETC-電子工程專輯

本文授權編譯自EE Times，版權所有，謝絕轉載CmkEETC-電子工程專輯


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