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第1章 概述1

1.1 LED市场趋势2

1.2可见光通信的发展历史3

1.3可见光通信的系统架构6

1.4可见光通信的国际研究趋势7

1.5可见光通信器件8

1.6可见光通信应用9

参考文献11

第2章 可见光发光二极管器件14

2.1发光二极管的发展14

2.2 GaN基半导体材料的物理性质16

2.2.1基本结构和参数16

2.2.2光学性质17

2.2.3电学性质18

2.2.4自发极化与压电极化效应19

2.3 GaN基半导体材料的MOCVD外延生长19

2.3.1图形蓝宝石衬底外延技术19

2.3.2 GaN外延生长过程中的演化21

2.3.3 Si衬底GaN外延生长技术23

2.4 GaN基LED器件28

2.4.1 LED的基本原理28

2.4.2 LED的基本结构30

2.4.3 GaN基LED中存在的关键问题31

2.5光子晶体在LED中的应用35

2.5.1光子晶体LED进展35

2.5.2 LED器件光子晶体的制作工艺36

2.5.3纳米多孔结构LED器件38

2.6 LED器件结构对热特性的影响38

2.6.1 LED电极图案设计对器件热特性的影响38

2.6.2焊点分布对倒装焊接结构热特性的影响41

2.6.3荧光粉涂敷方式对白光LED器件热特性的影响42

2.7小结44

参考文献44

第3章 新型Mirco-LED器件50

3.1 Micro-LED的设计与制作50

3.1.1 Micro-LED的结构50

3.1.2 Micro-LED的制作工艺52

3.2 Micro-LED的器件性能56

3.2.1 Micro-LED的电气特性56

3.2.2 Micro-LED的光学特性58

3.2.3 Micro-LED的调制特性60

3.3 Micro-LED的驱动64

3.3.1 CMOS/Micro-LED的集成和CMOS控制的Micro-LED器件65

3.3.2 CMOS驱动器的布局65

3.3.3 CMOS驱动器的逻辑电路66

3.3.4 CMOS芯片倒装封装67

3.3.5 CMOS驱动板67

3.4 Micro-LED在可见光通信中的应用68

3.4.1单信道数据传输68

3.4.2 VLC中基于CMOS控制Micro-LED器件71

3.5小结77

参考文献77

第4章 可见光探测器82

4.1 InGaN光电探测器83

4.2 InGaN可见光探测器的类型、结构与外延生长87

4.2.1 InGaN可见光探测器的类型与结构87

4.2.2 InGaN的外延方法88

4.2.3 InGaN的背景载流子及N型掺杂90

4.2.4 P型InGaN的制备92

4.2.5维加德定律及带隙弯曲参数95

4.3 InGaN可见光探测器的种类96

4.3.1 MSM结构InGaN可见光探测器97

4.3.2肖特基型InGaN可见光探测器101

4.3.3 PIN结构InGaN可见光探测器103

4.3.4 InGaN/GaN多重量子阱可见光探测器105

4.4硅基PIN光电探测器109

4.4.1特性参数109

4.4.2器件制备工艺113

4.5窄带蓝光探测器114

4.6探测器阵列设计119

4.6.1光路系统设计119

4.6.2阵列制备119

4.6.3信号读取电路结构设计121

4.7小结122

参考文献122

第5章 可见光通信的均衡技术127

5.1基于模拟电路的预均衡技术127

5.2硬件预均衡电路129

5.2.1硬件预均衡电路的仿真129

5.2.2硬件预均衡电路的实验验证131

5.3软件预均衡131

5.3.1基于FIR滤波器的预均衡技术132

5.3.2基于OFDM的软件预均衡技术139

5.4软件预均衡技术的仿真140

5.5 ACO-OFDM调制142

5.5.1 ACO-OFDM调制的原理142

5.5.2 ACO-OFDM调制系统的实现原理144

5.5.3 ACO-OFDM的性能仿真145

5.5.4 ACO-OFDM调制的优缺点147

5.6时域加窗技术148

5.7小结150

参考文献150

第6章 可见光通信的信号恢复算法152

6.1时钟恢复152

6.1.1数字滤波平方定时估计算法154

6.1.2 Gardner算法155

6.1.3 Godard算法156

6.1.4 Muller算法158

6.2相偏、频偏的估计与补偿算法159

6.2.1相偏的估计与补偿算法159

6.2.2频偏的估计与补偿算法163

6.3时域均衡算法164

6.3.1 CMA164

6.3.2 CMMA167

6.3.3 M-CMMA167

6.3.4 DD-LMS算法168

6.4频域均衡算法169

6.4.1导频辅助信道估计算法169

6.4.2 SC-FDE算法170

6.5小结171

参考文献171

第7章 高速可见光通信系统实验173

7.1 VLC系统先进调制技术173

7.1.1 OFDM173

7.1.2 CAP调制技术177

7.1.3基于频域均衡的单载波调制技术180

7.2多用户接入与双向可见光通信系统182

7.2.1 MISO系统182

7.2.2双向传输系统186

7.3 VLC多维复用系统189

7.3.1波分复用技术189

7.3.2子载波复用技术191

7.3.3偏振复用技术195

7.4可见光MIMO技术197

7.4.1可见光成像MIMO198

7.4.2可见光非成像MIMO200

7.5可见光通信组网202

7.5.1可见光通信与MMF融合网络203

7.5.2可见光与PON融合网络204

7.5.3基于光纤骨干架构的高速全双工可见光接入网206

7.6小结209

参考文献209

第8章 手机可见光通信技术211

8.1概述211

8.1.1手机通信发展211

8.1.2现有手机数据传输技术对比212

8.2手机可见光通信技术的应用场景214

8.2.1数据传输214

8.2.2室内定位215

8.3手机可见光通信技术的实现方案216

8.3.1系统模型216

8.3.2显示单元217

8.3.3摄像头单元223

8.3.4传输软件225

8.3.5系统传输比较228

8.4可见光与移动通信融合的展望229

8.4.1驱动融合的因素229

8.4.2可见光与基站回传融合的优势231

8.4.3可见光通信与基站前传的融合232

8.4.4可见光通信与移动通信接入的融合233

8.5小结235

参考文献236

第9章 可见光定位技术238

9.1室内定位技术现状238

9.2可见光定位方法241

9.2.1基于三角测量法的可见光定位技术241

9.2.2其他定位方法243

9.3基于蜂窝式的可见光定位技术247

9.3.1 LED光照度分布与阵列设计247

9.3.2蜂窝式定位算法248

9.3.3越区切换249

9.4可见光定位系统光强分布仿真252

9.5小结257

参考文献257

第10章 VLC通信技术与应用259

10.1可见光音频传输259

10.2可见光会议电话262

10.3可见光成像通信263

10.4可见光移动车联网265

10.5可见光通信远距离实验266

10.6高速可见光终端267

10.7小结269

参考文献270

第11章 可见光通信技术的发展趋势271

11.1表面等离子体LED271

11.2视觉成像通信272

11.3 VLC组网的关键问题274

11.3.1可见光光源布局275

11.3.2可见光网络切换技术275

11.3.3可见光网络接入控制276

11.4可见光通信集成芯片276

11.4.1 LED发射阵列277

11.4.2 PIN接收阵列277

11.4.3可见光专用集成通信芯片277

11.5可见光通信技术未来展望279

11.6小结280

参考文献280

中英对照表281

名词索引285