一种使用光通信式图像传感器的新型汽车通信系统

一种使用光通信式图像传感器的新型汽车通信系统

作为下一代新型的车与外界通信技术（V2X），使用发光二极管发射器和摄像头接收器的可见光通信系统正在被深入研究。汽车之间通过光信号，能够随时随地相互通信和联系。目前，光通信式图像传感器已经被原型化，基于此的摄像头接收器在车—车通信系统中能够实现10MB/s的传输性能。本文介绍的新型汽车通信系统，通过引入光正交频分复用技术，实现5倍以上的高数据率，其最大数据传输率达到54MB/s。光的正交频分复用技术是实现高数据率传输的一种调制方案，由于光信号的特点使其传输的信号必须为非负信号。此外，频率响应特性和电路噪声也得到了充分考虑。

由频率响应特性发现频响随频率增大持续下降，所以通过增大信号带宽来实现高数据传输率变得困难，需要选择合适的带宽来满足通信性能要求。除高频衰减特性外，电路所产生的噪声也会影响通信性能。由于基于图像传感器的通信系统具有使多个源空间分离的能力，所以外界光线和反射光线不是主要的噪声源，其具有系统本身结构所引起的噪声源。图1为噪声的频谱，由图可发现其窄带噪声在12MHz，并可观察到低频噪声分量，这些噪声由电路产生，来获得阴暗图像或者被标记的图像，但是它们也会干扰接受到的信号。

为了实现高数据传输率，考虑系统和发光二极管特性，选择合适的信号处理参数值。通过研究发光二极管的正向电流，发现其最小和最大电流限已确定，且平均正向电流基于额定电流已设定好，所以决定使发光二极管还是作为光源工作与系统中。然后基于通道容量来选择正比例常数和信号带宽的参数值，最后确定正比常数为3，带宽为30MHz。最后将比特加载应用于正交频分反复用中。

图1 输出信号噪声频谱

刊名：IEEE Photonics Journal（英）

刊期：2016年第8期

作者：Yuki Goto

编译：罗钧夫