前面提到，白光LED 通信系統(tǒng)的主要噪聲源是背景光，在噪聲受限系統(tǒng)中，背景光主要是通過光功率在PIN 管引入散粒噪聲，并且放大器本身就會引入固有噪聲。此外，由于白光LED 通信系統(tǒng)無法用帶阻濾波器濾除調(diào)制可見光干擾，若電路設計不合理，還可能引入外界調(diào)制可見光對接收系統(tǒng)的干擾，不同頻率的調(diào)制背景光會對系統(tǒng)輸出信號造成干擾， 這時系統(tǒng)又成為一個干擾受限系統(tǒng)。

　　一些人造光源，如白熾燈、熒光燈發(fā)出的光包含很多可見光成分， 太陽光中也包含大量的可見光，這些可見光共同組成了背景光噪聲。太陽是主要背景光干擾源，一般情況下，太陽光要比人造光的光強大，它屬于非調(diào)制光源，光譜帶寬也很寬，最大功率譜密度位于波長500nm 處。而所有的人造光源都經(jīng)過了調(diào)制，頻率一般在50Hz（與工頻相等），為通過檢測電路為系統(tǒng)引入工頻干擾。有些熒光燈是被高頻的通段信號調(diào)制，這些信號的頻率高達幾十甚至幾百kHz,也讓使得熒光燈包含了高達幾十kHz 的諧波能量，如此高的頻率將對可見光通信造成很大的影響。另外，高頻電源的開關也會產(chǎn)生尖峰脈沖干擾通過電源系統(tǒng)引入到檢測電路中。

　　2.3 白光LED 通信系統(tǒng)噪聲與干擾的頻譜分布

　　由前面所述，可獲得白光LED 通信系統(tǒng)噪聲與干擾的頻譜分布，如圖3 所示。

圖3 白光LED 通信系統(tǒng)噪聲與干擾的頻譜分布圖。

??? 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(tǒng)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(xiàn)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(tǒng)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(tǒng)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(xù)有源器件之間的噪聲匹配電路，即通過最優(yōu)噪聲匹配網(wǎng)絡獲得最小等效輸入噪聲電流[11].

　　3.3 干擾受限系統(tǒng)的干擾抑制措施

　?、偈褂脦ё?a target="_blank">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(chǎn)生的工頻干擾；②采用副載波調(diào)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(tǒng)中同時存在噪聲與干擾的問題，分別在噪聲受限系統(tǒng)與干擾受限系統(tǒng)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(yōu)點，提出了基于噪聲與干擾雙受限系統(tǒng)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(tǒng)中獲得良好的接收性能。