陈雄斌

中国科学院半导体研究所 , 研究员、可见光通信国家重点研发计划项目负责人、中国科普作家协会会员
研究兴趣:短距离光传输模块与系统可见光通信技术

虚心学习,踏实工作。以一己之力,促学以致用!

   可见光是电磁波谱中人眼可以感知的部分,可见光谱没有精确的范围;一般人的眼睛可以感知的电磁波的波长在400纳米到700纳米之间,但还有一些能够感知到波长大约在380纳米(789 THz)到780纳米(385 THz)之间的电磁波。可见光通信技术(Visible Light Communication,VLC),是利用发光二极管等可见光光源发出的肉眼难分辨的高速明暗变化光信号来传输信息。简单来说,就是灯光通信。

我们中国科学院半导体研究所在可见光通信研究方面有较好的技术积累,2008年在院领导批示下开展基于可见光通信的半导体照明信息网(Solid State Light Information Network,S2-Link)研究,曾在2010年上海世博会的“中国航空馆”和“沪上生态家”两个展区展示灯光上网和灯光控制智能家居,获科技部“世博科技先进集体”和“世博科技先进个人”表彰。最早的公开展示是在2009年的中国国际工业博览会。

2011年,美国时代周刊把基于可见光通信技术的“LiFi”排在全球50大发明中的第8位;2012年基于可见光通信的“光怪路由”又入选CCTV2的“创新科技环球新锐榜”TOP10。可见光通信技术经过几年的研究发展后,《“十三五”国家科技创新规划》把可见光通信技术列为新一代信息技术。2016年12月,我们的单路610Mps实时传输成果被光通信行业门户网站OFweek光通讯网收录入“2016光通信十大技术”。



    从贝尔发明光的无线电话时的激动和他对于光无线电话的期望可以感知光的无线通信在1880年就有应用需求。受限于材料和器件的研制,电话技术发展的历史长河最终选择了电的无线通信,这个应该是贝尔当年没有想到的。现如今,借助半导体照明工程的推广和半导体技术的发展,我们感觉到可见光通信技术迎来了他发展的春天。

    我个人认为可见光通信技术的应用分为三大块,第一块应用是电磁敏感区的无线通信(譬如:飞机、医院、煤矿矿井、重点单位、电磁静默的军事环境等地区,电的无线通信技术不能用,光的无线通信就具有不可替代性);第二块是基于原有照明网络希望能低成本增加通信功能(譬如:地铁站、商场、会议室等人口密集区);第三块是可见光通信技术的创新应用(灯光定位身份识别、自给能通...)。

  “VLC 技术的应用将由某位天才的产品设计者引爆,亚历山大. 格雷厄姆. 贝尔这位曾发明可见光电话的伟大发明家会从1880 年穿越过来表达他的钦佩,今天所有从事VLC 技术研究的科研人员也会表示感谢,产业界则会欢呼——创造财富神话的时代终于来了!”   —— 引自LED通信的未来”《科技纵览》(IEEE Spectrum的中文版)20139

   个人总结可见光通信与无线电通信的比较优势,简称陈氏三优点

1、单点高速率截至2014年,非实时可见光通信的离线处理最高峰值速率是意大利团队利用红绿蓝黄四色LED,通过波分复用技术加DMT技术创造的5.6 Gbps2015年复旦大学把这一速率做到了8 Gbps基于荧光型LED的可见光通信的实时传输最高速率是本人所在的中国科学院半导体所团队利用荧光型LED,通过带宽拓展技术创造的500Mbps2014年)2015我们做到了610 Mbps与基于射频信号的无线电通信技术相比,基于可见光的无线光通信技术的速率优势已经初步显示。

2系统大容量为了实现宽带大容量的无线通信,未来无线基站的发展方向是提高蜂窝小区的复用度。因为光的空间复用性比电的空间复用性要好,能建立比射频无线更小的无线小区,故可以在给单用户提供高速实时通信的同时,通过众多非常小的无线光通信小区组网实现无线光网络系统的超大容量。

3使用很放心可见光通信的信号可见易控,靠透镜和灯罩就可以灵活控制信号覆盖区域,有效防止信息泄露,同时能通过肉眼观察信号覆盖区域,不再担心“第三只耳朵”,能给用户带来所未有的心理安全感。通信的安全性未来会引起大家更大关注。

    本课题团队2014可见光通信阶段性科研成果:1瓦(300mA)功率的荧光型LED、OOK调制、单路速率500Mbps;1.6米传输、PIN光电二极管光强直接检测、误码率1.9×10-5(低于前向纠错的门限误码率3.8×10-3),该成果在国际学术刊物Optical Express 上发表。通过误码率测试仪实时连续传输测试,不是离线处理,也不是峰值速率!!相对于所有利用OFDM(或DMT)调制技术、离线处理的技术解决方案来说,本团队的研究成果把高速可见光通信技术朝实用化方向推进了一大步。

    2015年基于荧光型白光LEDPIN探测器的可见光通信实时传输系统,传输距离6.2、传输平均速率610 Mbps、测试时间2小时03分;平均误码率3.5e-5。工信部中国泰尔实验室己出第三方测试报告。该研究成果应该能给半导体照明行业和可见光通信行业的朋友们带来信心。2019年1月,请信息产业专用材料质量监督检验中心来检测,基于荧光型白光LEDPIN探测器的可见光通信实时传输系统,传输距离6.9、传输平均速率731Mbps、测试时间3小时30分;平均误码率7.16e-7

          20147月基于USB接口的可见光接收机在PC机上调试成功,最高接口速率12 Mbps20148USB接口的可见光接收机在手机上安装成功,支持115 Kbps的串口通信(测试速率受限于APP程序),目前正在开发APP以便验证该接收机在手机上的通信潜能。下面是可见光接收机的实物照片,本人研发的该款可见光接收机未来能为手机平台提供丰富应用。

    2015年,北京市科技计划课题《室内高速可见光通信系统收发器件与越区切换技术研发》结题。基于荧光型LEDPIN探测器的双向100 M上网传输系统,安装在房顶上通信距离3米,上网最高下载速率 95 Mbps,平均90 Mbps。上下行都是1 W的荧光型LED,上下行速率对称。2018年,100M可见光上网系统在深圳市民中心等地公开展示,该系统比2018年上海进出口博览会上习主席参观的英国Purelifi 的43 Mbps的灯光上网系统,以及飞利浦(昕诺飞)的30 Mbps灯光上网系统在通信速率方面高出很多

 


  1. Real Time Transmission Technology of 610Mbps Visible Light Communication Utilizing Phosphor-based LED
    Xiongbin Chen, Honglei Li, Chengyu Min, Xurui,Mao, Hongda Chen. Asia Communications and Photonics Conference 2017: 2017年 摘要  下载全文
  2. Visible Light Communication System Using Silicon Photocell for Energy Gathering and Data Receiving
    陈雄斌、闵成彧、郭俊清. International Journal of Optics: 2017年1月11日 ,Volume 2017 ,ID 6207123 摘要  下载全文
  3. 682 Mbit/s phosphorescent white LED visible light communications utilizing analog equalized 16QAM-OFDM modulation without blue filter
    Honglei Li , YiniZhang , XiongbinChen *, ChunhuiWu , JunqingGuo , ZongyuGao. Optics Communications: 6-JUN-2015 ,354(2015) ,107–111 摘要  下载全文
  4. AN ANALOG MODULATOR FOR 460 MB/S VISIBLE LIGHT DATA TRANSMISSION BASED ON OOK-NRZ MODULATION
    HONGLEI LI, XIONGBIN CHEN, JUNQING GUO, ZONGYU GAO, AND HONGDA CHEN. Wireless Communications: April 2015 ,Volume:22 , Issue: 2 ,68-73 摘要  下载全文
  5. High Bandwidth Visible Light Communications Based on a Post-Equalization Circuit
    Honglei Li, Xiongbin Chen, Beiju Huang etc.. PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS: JANUARY 15, 2014 ,VOL. 26, NO. 2, ,119-122 摘要  下载全文
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更新于:2019-03-06 09:24      累计访问量:13748

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