高速可见光通信芯片与应用系统

　　本书围绕高速可见光通信专用芯片组的设计和研制工作展开，系统地介绍了可见光通信专用芯片组、标准模块与相关应用系统，填补了国际国内还未有高速可见光通信芯片书籍这一空白。本书共分为7章，第1章介绍了可见光通信发展现状以及高速可见光通信系统的应用需求。第2～3章主要阐述了可见光通信芯片原型系统、可见光通信芯片与模块的具体设计和研制工作、专用芯片组包括的光电前端芯片和数字基带芯片、面向典型应用需求研发的多款基于芯片组的标准模块。第4～7章，基于所研发的芯片组和标准模块，针对典型应用场景的需求，理论与实践充分结合，详细介绍了室内高速可见光通信系统、信息安全导入系统、拓展距离可见光通信系统以及典型行业应用。本书的主体内容为本团队*新的科研成果，也借鉴和吸纳了国际国内其他科研工作者的学术成果。本书可供信息与通信工程、光学工程、光电材料等领域的科研人员、工程技术人员以及普通高等院校的教师、研究生阅读参考。

　　朱义君信息工程大学教授、博士生导师，长期致力于可见光通信关键技术的研究与应用系统的研制，以项目负责人等身份承担国家自然科学基金、省市重大科技专项科研项目10余项。具体负责设计并实现的50 Gbit s超高速可见光通信系统通过工业和信息化部测试，在LED可见光通信实时传输速率等方面达到****水平；负责设计并研制了****可见光通信专用芯片组，解决了多类型光源高效驱动、低噪声宽带放大、高灵敏度光电检测、低复杂度调制解调、阵列复用等可见光通信技术的芯片化问题，为可见光通信的规模应用奠定了基础。新华社对相关研究成果播发通稿，100余家国内外媒体广泛报道。申请可见光通信相关国家发明专利120余项，发表SCI检索论文40余篇。王超信息工程大学讲师，主要从事可见光通信技术的研究。以主要作者身份起草和发布国家可见光通信标准2项、可见光通信标准化白皮书1份，申请可见光通信相关国家专利30余项，发表SCI检索论文10余篇。

第 1章 绪 论001
1．1 可见光通信技术简介002
1．2 可见光通信研究发展现状005
1．2．1 基础理论研究现状005
1．2．2 应用系统发展现状008
1．3 本书组织结构011
1．4 小结013
参考文献013
第 2章 可见光通信芯片原型系统017
2．1 引言018
2．2 可见光通信芯片工作原理及设计目标019
2．3 可见光通信芯片原型设计实现022
2．3．1 可见光通信芯片原型系统结构022
2．3．2 数字基带芯片原型设计实现022
2．3．3 光电前端芯片原型设计实现025
2．3．4 光电前端预均衡网络设计实现029
2．4 可见光通信芯片原型测试验证031
2．4．1 测试内容031
2．4．2 测试条件及仪器031
2．4．3 测试结果032
2．5 小结035
参考文献035
第3章 可见光通信芯片与模块039
3．1 引言040
3．2 数字基带芯片042
3．2．1 概述042
3．2．2 管脚排布和管脚描述043
3．2．3 芯片的工作环境特性046
3．2．4 上电顺序和上电时序说明046
3．2．5 封装046
3．3 光电前端芯片047
3．3．1 概述047
3．3．2 管脚排布和管脚描述049
3．3．3 额定工作范围051
3．3．4 工作条件052
3．3．5 直流特性052
3．3．6 电气规格052
3．3．7 封装054
3．4 芯片典型应用电路054
3．4．1 数字基带芯片典型应用电路054
3．4．2 光电前端芯片典型应用电路063
3．5 芯片功能评估板065
3．5．1 概述065
3．5．2 评估功能065
3．6 可见光通信标准模块066
3．6．1 近距离吉比特传输模块067
3．6．2 中距离百兆传输模块068
3．6．3 远距离兆级传输模块069
3．6．4 基于芯片组的塑料光纤驱动模块071
3．7 小结073
参考文献073
第4章 室内高速可见光通信系统077
4．1 引言078
4．2 室内高速可见光通信需求078
4．3 家庭可见光高速上网系统080
4．3．1 可见光多模灯系统081
4．3．2 可见光台灯系统084
4．3．3 可见光云VR系统086
4．4 公共场所可见光高速上网系统087
4．5 办公场所可见光安全网络系统090
4．6 小结095
参考文献095
第5章 高速可见光信息安全导入系统099
5．1 引言100
5．2 信息安全导入设备的研发背景与意义100
5．2．1 国外研究现状101
5．2．2 国内研究现状101
5．2．3 研究意义102
5．3 可见光单向信息安全传输设备103
5．3．1 信息安全导入系统原理103
5．3．2 关键技术与实现途径105
5．3．3 机箱式可见光单向安全传输设备113
5．3．4 分离式可见光单向安全传输设备114
5．3．5 桌面式可见光单向安全传输设备114
5．3．6 U盘单向导入式可见光传输设备115
5．4 系统安全性分析117
5．4．1 光盘导入数据的安全性分析117
5．4．2 可见光单向通信安全分析121
5．5 系统综合认证测试123
5．5．1 系统传输性能测试124
5．5．2 环境适应性及电磁兼容性测试126
5．6 小结128
参考文献129
第6章 拓展距离可见光通信系统133
6．1 引言134
6．2 水下中远距离可见光通信系统134
6．2．1 水下中远距离系统组成136
6．2．2 LED光学系统设计与分析137
6．2．3 水下双指数信道模型138
6．2．4 光子计数SPAD接收机模型139
6．2．5 SPAD接收机最大似然检测140
6．2．6 性能仿真141
6．3 室外中远距离可见光通信系统149
6．3．1 室外中远距离可见光通信需求149
6．3．2 基于LED指示灯的中远距离通信系统150
6．3．3 基于照明灯的中远距离实验系统167
6．4 小结169
参考文献169
第7章 可见光通信典型行业应用173
7．1 引言174
7．2 可见光短距离互联系统174
7．2．1 可见光短距离互联系统原理174
7．2．2 可见光短距离互联典型应用177
7．3 可见光安全支付系统181
7．3．1 可见光安全支付系统原理181
7．3．2 可见光安全支付典型应用183
7．4 可见光通信位置服务系统186
7．4．1 可见光通信位置服务系统原理186
7．4．2 可见光通信位置服务典型应用188
7．5 可见光无缆化通信系统191
7．5．1 可见光无缆化通信系统原理191
7．5．2 可见光无缆化通信典型应用192
7．6 地下可见光通信系统195
7．6．1 地下可见光通信系统原理195
7．6．2 地下可见光通信典型应用198
7．7 小结200
参考文献200
中英文对照表203
名词索引209