研究人員的想法是充份地利用可見光,即使是在白天室內燈光經常關閉的情況下。此外,依賴可見光的行動用戶很清楚傳送光源至接收機有多麼耗電。因此,研究人員利用現成可用的低成本LED與光電二極體,設計出一種新穎的資料編碼與LED驅動機制。

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研究人員在此過程中面對各種挑戰,例如他們必須設計一款有效的驅動電路,能以夠快的反應速度(僅幾奈秒)實現最低延遲,並提高低成本光電二極管的增益(改善通訊距離)。此外,還有一款最佳化的輕量級調變方案,可在超低功耗LED的工作週期內盡可能編碼至最大位元數,同時,研究人員也開發出一款穩健的解調方案,能夠可靠地從光脈衝中擷取位元。

研究人員將這項人眼不可見的VLC計劃稱為‘DarkLight’,它可實現1.6kbps的資料率,支援高達1.8m的通訊距離,而且還可使LED前端功耗從19.8W大幅降低至104mW。而且,研究人員採用的是500ns光脈衝以及僅0.007%的LED工作週期實現,使得DarkLight LED幾乎和「關斷」狀態的LED沒什麼分別。

研究人員指出,DarkLight拓展了VLC的適用場景,因為它本來只是VLC鏈路可能無縫切換的某種特殊模式。這種模式讓以光為基礎的通訊途徑始終開啟,而無論實際的光照亮度如何。

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有趣的是,DarkLight還可根據環境光調整其LED工作週期,使其得以在最大週期下作業,同時保持讓人眼無法察覺的亮度。

研究人員還著眼於接收器如何同時從多個LED發射的光脈衝中解碼位元,以及根據每個LED用於編碼資料的時隙組合,在不同的LED中差異化多個同步的位元串流。

接下來,研究人員希望提高DarkLight的資料速率和範圍,進一步探索更高階的LED和光電二極管,以便找出DarkLight的最終極限。研究人員甚至考慮更先進的驅動電路設計,例如脈衝成形技術,可用於產生較短但更高的光脈衝。此外,這種新的VLC編碼機制也適用於IR,為人眼的安全降低IR能量,而這也是研究人員未來要研究的方向之一。

編譯:Susan Hong

(參考原文:Communicating invisibly with dimmed down visible light,by R. Colin Johnson)