内容摘要：在短距离通信中，城市光无线通信（urban optical wireless communication，UOWC）网络可以提供很高的传输速率，因而越来越受到关注。UOWC的终端包括一个光发射机和一个光接收机，它们通常安装在相距几百米的大厦的顶端。UOWC具有几个显著的优点：使用简单、重量轻便、容量巨大，而且它无需向政府相关部门交纳频率使用许可费。UOWC目前还存在一些问题，比如：在恶劣的天气中或大楼摆动时它的通信性能非常差。本文提出了克服这些缺点的一些方法。
1． 简介
光无线通信具有使用简单、设备轻便和传输速率高的特点，目前在城市中得到了广泛的使用。在过去的10年中，使用高速率数据传输的用户数量每年都在稳定递增，要求的传输速率从每秒几百兆比特到每秒十几吉比特。由于传统的局域网（local area network，LAN）、互联网、企业网都无法满足超大传输容量的需求，因此利用光纤来传输高速率的数据是非常必要的。但是，要从光纤骨干网连一根光纤到用户存在“最后一英里”问题，需要花费昂贵的代价而且也非常耗时，而UOWC恰恰可以非常容易地解决这个问题。
事实上，许多无线通信技术也都可以解决“最后一英里”的问题，但是这些技术都要申请频率使用许可，这就使得用户必须支付大量的费用，而且申请也要花费数月的时间；这些无线技术还由于电磁辐射的暴露都存在安全问题。对于光通信而言，如果能减少光对眼睛的伤害，那么它便没有什么危险性。
与无线链路相比，现存的电缆比如非对称数字用户线（asynchronous digital subscriber line，ADSL）和有线电视（cable television，CATV）也可以用来解决“最后一英里”的问题，但是它们无法提供光通信所能提供的超高速率，并且需要交纳申请费用。因此，近几年来UOWC和激光通信（laser communication，LC）在城市中的应用越来越受到关注。光无线通信可以提供光纤链路的通信容量，而且设备小巧轻便，安装方便，更重要的是它无需交纳各种申请费用。
在一些应用中，UOWC的安全性是非常显著的，由于光通信具有非常好的方向性和非常窄的波束，因此窃听和人为干扰几乎是不可能的。
2 UOWC网络的基本结构
一个光无线通信系统包括三个基本部分：发射机、传播信道和接收机。在发射机中对光源进行调制，从而用来传输数据。光源可以是激光也可以是发光二极管（light emitting diode，LED）。激光的特性可以用它的中心波长、平均功率、波束发散角来描述，在理想情况下，它的频谱非常窄。LED是次优光源，它比激光光源要便宜。最近人们研制出了窄带的LED，其最大输出功率为70 mW。我们知道，波束发散角决定了在自由空间中功率的损耗，或者从光源起在给定的距离内激光斑的大小。发射机望远镜可以对波束的方向进行校准并确定波束的直径。
作者：赵绍刚 肖征荣 责编：豆豆技术应用