白光LED通信系統的噪聲與干擾分析

3 基于噪聲與干擾雙受限的光接收機設計

3.1 新型成像式光學接收系統設計

這種設計是將探測器實際面積分割成若干個獨立的小單元。這樣，每一個小單元都有自己的一個接收視角FOV,在空間上可以實現信號的獨立接收。

假設透鏡焦距為f,如圖4 所示，小單元的接收視角為FOV=arctan(x/f)，若探測器面積為a×a,則整個探測器的最大接收視角為FOVmax=arctan[(2a)1/2/2f].

圖4 新型成像式光學接收系統設計。

探測器被分為若干小單元后，相當于探測器平均接收視角變小了，因此也就減弱了接收到的背景光的光強。同時探測器被分為若干個小單元可以減小光電探測器的等效輸入電容，從而提高接收機靈敏度。

3.2 高頻低噪聲放大器設計

在白光LED 照明通信系統中，信道中存在強烈的背景光噪聲，因此前置放大器應被設計為低噪聲放大器。前置放大器的噪聲對光接收器的靈敏度影響很大，其等效輸入噪聲電流密度是一個重要指標，為減小噪聲，就必須有效設計光電二極管與其后續有源器件之間的噪聲匹配電路，即通過最優噪聲匹配網絡獲得最小等效輸入噪聲電流[11].

3.3 干擾受限系統的干擾抑制措施

①使用帶阻電子濾波器，抑制某上特定頻率的背景光干擾，例如日光燈產生的工頻干擾;②采用副載波調制，將光信號脈沖搬移到較高的頻帶上，在接收機采用電路濾波的方式將通常為低頻的背景光噪聲消除;③在電路中增設電源濾波電容和放大器偏置電路濾波電容抑制電源噪聲。

4 結束語

針對白光LED 通信系統中同時存在噪聲與干擾的問題，分別在噪聲受限系統與干擾受限系統作出噪聲與干擾的分析，并在光域和電域上相應地提出措施抑制噪聲，削弱干擾影響，綜合各自的優點，提出了基于噪聲與干擾雙受限系統的新型接收機設計方案，能在噪聲與干擾同時存在的白光LED 通信系統中獲得良好的接收性能。