蔡龍飛

(海裝武漢局駐武漢地區(qū)第一軍事代表室，湖北 武漢 430060)

0 引言

21世紀(jì)，在人們的日常工作和學(xué)習(xí)中，甚至是平常的生活，高速數(shù)據(jù)信息輸送飾演著重要的角色，這使得人們可以在任何需要數(shù)據(jù)傳達(dá)的時(shí)間或者地點(diǎn)，十分快捷地得到各種各樣的多媒體信息。然而信息的高速傳輸，必然會(huì)伴隨各種干擾問(wèn)題，傳統(tǒng)的通信方式不但不能解決這些干擾問(wèn)題，而且由于技術(shù)的發(fā)展過(guò)去的通信手段已經(jīng)不能夠滿足當(dāng)下人們的要求。

LED可見光通信(Visible Line Communication，VLC)，是一種較新穎的可見光通信技術(shù)，其通信方式是利用LED高速暗亮閃爍的光信號(hào)來(lái)傳輸數(shù)據(jù)的，這種光信號(hào)是不會(huì)被人們?nèi)庋蹮o(wú)視識(shí)別的。在照明設(shè)備上連接高速因特網(wǎng)的電線裝置，插入電源插頭，即可實(shí)現(xiàn)VLC通信，可以說(shuō)可見光通信是“有光便能上網(wǎng)”。可見光通信系統(tǒng)中，室內(nèi)的白光LED燈已經(jīng)不僅有照明功能，同時(shí)還承擔(dān)著信息傳輸?shù)娜蝿?wù)。“有可見光就能上網(wǎng)”這一特點(diǎn)，使得VLC通信的使用條件更加寬廣，但凡是LED燈光能照到的地方，便可以實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)輸送，并維持時(shí)間較長(zhǎng)。同時(shí)可見光通信技術(shù)私密性能好，不會(huì)泄漏室內(nèi)的數(shù)據(jù)到室外，除此之外，可見光通信的主體白光LED，其使用壽命很長(zhǎng)、體積小巧、綠色低碳，更具有調(diào)制性能優(yōu)良、反應(yīng)靈敏度高的特點(diǎn)[1-2]。與以往的通信技術(shù)相比，可見光通信對(duì)人體安全，并且不受電磁影響。

電力線通信技術(shù)(Power Line Communication，PLC)，是指利用電力線作為信號(hào)輸送媒介，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N通信方式。該技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是不需要增添任何新的線路鋪設(shè)，只是在現(xiàn)有的電力線上完成對(duì)語(yǔ)音和視頻等多種業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)傳輸。近年來(lái)，隨著智能電網(wǎng)、智能家居等理念的倡導(dǎo)，逐步形成了當(dāng)今社會(huì)發(fā)展迫切需要的互聯(lián)網(wǎng)+廣電網(wǎng)+電信網(wǎng)+電網(wǎng)的四網(wǎng)融合，而實(shí)現(xiàn)四網(wǎng)合一，只要終端用戶插上電源插頭就能夠?qū)⒏咚僖蛱鼐W(wǎng)接入電視頻道，這樣就能接收節(jié)目或者與另一用戶視頻。一旦有電線，就能進(jìn)行信息傳輸，這無(wú)疑成了解決智能化社會(huì)服務(wù)的優(yōu)質(zhì)選擇?！爸灰须娋湍芡ㄐ拧?，電力線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍非常廣泛，這就決定了其具有相當(dāng)大的潛在利用價(jià)值[3-4]。

結(jié)合PLC和VLC的種種優(yōu)點(diǎn)以及智能化社會(huì)服務(wù)的發(fā)展，基于PLC與VLC融合系統(tǒng)的信道特性的研究將會(huì)有廣闊的發(fā)展前景。

1 電力線與可見光通信的融合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

目前針對(duì)PLC與VLC的融合，有兩種融合方式：一種是將加載在電力線上的信號(hào)解調(diào)放大后加載到LED上，此種方法為DF/AF方式[5]，如圖1所示。這里的DF(Decode Forward)是指解調(diào)電力線上的信號(hào)，AF(Amplify Forward)是指放大電力線上的信號(hào)。另一種是PLC信號(hào)不經(jīng)過(guò)調(diào)制解調(diào)，直接將PLC信號(hào)加載到LED燈上，PLC信號(hào)在現(xiàn)有的電力線上傳輸并將信號(hào)直接反饋到 LED燈上，在電力線和LED之間不需要解調(diào)放大操作，這種方法為深度融合的方式，如圖2所示。兩種融合方式下的接收信號(hào)裝置都是光電轉(zhuǎn)換器，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，即在通信的接收端都是利用雪崩二極管(APD)來(lái)接收信號(hào)并完成轉(zhuǎn)換。

圖1 DF/AF融合方式

圖2 深度融合方式

2 電力線與可見光通信融合系統(tǒng)的信道模型

融合網(wǎng)絡(luò)的信道是由以下4部分組成：PLC信道、LED燈信道、VLC無(wú)線光信道和APD轉(zhuǎn)換器。PLC和VLC融合信道的特性研究有兩種主要思路：“自頂向下”法和“自底而上”法。所謂“自頂而下”[6]傳統(tǒng)的方法，就是將融合信道看成一個(gè)黑箱子，通過(guò)對(duì)某一PLC與VLC融合系統(tǒng)信道參數(shù)進(jìn)行大量測(cè)量并統(tǒng)計(jì)，將統(tǒng)計(jì)出來(lái)的參數(shù)數(shù)據(jù)模擬定義出PLC與VLC融合網(wǎng)絡(luò)的信道模型。而“自底而上”的研究方法，首先著手于系統(tǒng)較容易實(shí)現(xiàn)的特性，通過(guò)由簡(jiǎn)單到復(fù)雜逐步分析影響融合信道的各個(gè)部分，然后利用二端口網(wǎng)絡(luò)得到融合系統(tǒng)信道模型，如圖3所示。

圖3 融合系統(tǒng)信道模型

3 結(jié)語(yǔ)

電力線通信和可見光通信是當(dāng)下備受關(guān)注的通信方式，也得到了廣泛的應(yīng)用，但是它們各自也有自身的缺陷。因此，考慮一種新的通信方式——PLC與VLC的融合系統(tǒng)，能夠?qū)⑦@兩種技術(shù)結(jié)合起來(lái)進(jìn)行通信上網(wǎng)，提高通信速度和質(zhì)量，是非常具有發(fā)展?jié)摿Φ耐ㄐ偶夹g(shù)。本文以電力線與可見光通信的融合信道特性這一課題為核心展開研究，不僅提出PLC與VLC融合系統(tǒng)的一般網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上得出PLC-VLC融合系統(tǒng)的信道模型。