前言

“智慧家庭”的兴起，计算机、智能设备的迅速普及，使移动数字终端的范畴发生革命性的变化，给传统接入网技术带来了巨大的考验。光纤到户“最后一公里”的困境、无线接入网频谱资源的紧张、RoF技术的不成熟和电磁辐射都制约这个瓶颈的突破。当今世界正在演绎一场“Anywhere, Anytime”接入方式的深刻变革，社会也在呼唤一种拓宽频谱资源、绿色节能、可移动的接入方式。由此，可见光通信应运而生。

可见光通信采用LED作为光源，利用LED灯光承载的高速明暗闪烁信号来传输信息，使LED照明的同时可以高速通信。由于LED具有效率高、价格低及寿命长等优点，逐渐取代白炽灯、日光灯成为主要照明光源已经成为必然的趋势。2011年，我国已经公布了逐渐淘汰白炽灯路线图，计划在2016年全面禁止普通照明用白炽灯的销售。LED成为下一代照明技术已是大势所趋，固态照明的普及将使可见光通信的光源无处不在。因此，利用LED作为光源的可见光通信技术将站在巨人的肩膀上，随着LED的发展而高速发展。由于LED的节能和低成本特性，可见光通信将作为一种新型的绿色通信方式为国家的节能减排战略做出巨大的贡献。

回顾可见光通信的发展历程，早在2000年，日本研究者就提出并仿真了利用LED照明灯作为通信基站进行信息无线传输的室内通信系统。此后，可见光通信迅速获得了世界各国的纷纷关注和支持，在短短十几年间得到了迅猛的发展。从几十Mbit/s到500Mbit/s再到Gbit/s，传输速率不断提升；从离线到实时，从低阶调制到高阶调制，从点对点到MIMO，技术上一日千里。可见光通信被《时代周刊》评为2011年全球五十大科技发明之一。可见光通信作为一种照明和通信结合的新型模式可以有效地推动下一代照明和接入网的发展和技术进步，已成为国内外竞争的焦点和制高点。

虽然当今可见光通信技术的研究正在经历一个新概念、新技术层出不穷的极为活跃的发展期，但是仍然面临着一系列制约其发展的问题。其中，一个主要原因在于白光LED有限的调制带宽。众所周知，LED是为照明而设计的，其发光效率高，但对于通信而言，却存在着巨大的缺陷：最广泛使用的蓝光激发黄色荧光粉LED的调制带宽只有几MHz。因此，如何提高LED的调制带宽，提高系统传输速率，成为国内外研究者们关注的焦点。

其次，现有的技术中没有专用的高速可见光探测器。现在普遍使用的硅基探测器的灵敏度的表现差强人意，因为这类探测器主要用于红外波段，对可见光波段而言并没有特别好的性能。

另外，从产业发展而言，已有的Wi-Fi、3G等技术都有着相应成熟的集成芯片，但可见光通信没有任何专业芯片，因此，无论LED灯的信号控制还是接收机信号接收后的实时处理，都需要研究人员自己像“搭积木”一般组建出来。

因此，为了突破这些限制可见光通信发展的瓶颈，更好地将可见光通信技术应用于实际生活中，近年来研究人员研发了许多更适合可见光通信的专用器件，并且设计了一些将可见光通信运用于定位、音频、手机、车联网等方面的实验。本书详细描述了本研究团队基于LED的可见光通信器件和应用的研究，填补了国内还没有系统描述可见光通信器件和应用的书籍这一空白，可以作为高等院校学生的教材，也可以作为产业界工程技术人员的入门参考书。

此书的撰写得到了科技部、上海市科委和广东省科技厅项目组相关老师和学生的大力帮助。其中刘立林老师撰写了第2章的部分内容，刘立林老师和张帅龙博士撰写了第3章中部分内容，江灏、纪新明、王少伟和张永刚老师撰写了第4章中部分内容，杨爱英老师撰写了第7章部分内容，曾宇、张光辉老师撰写了第8章部分内容。同时感谢王一光、李洁慧、黄星星、王智鑫、王源泉、许银帆、施剑阳、陈思源、赵嘉琦和张梦洁同学对本书撰写的支持与帮助。本书成稿时间较短，不足之处在所难免，诚恳希望广大读者多提宝贵意见，以利于我们今后改进和提高。

作者

2014年12月