可见光通信复用技术研究进展

龚毅敏

摘 要：目前，人们明确提出了对无线通信带宽的需求，当然也包括高速数据接入的需求。通过可见光通信复用技术的应用，可以确保调制带宽约束的顺利解决，确保VLC系统的传输容量的显著提升，这已经成为了VLC领域的重中之重。本文主要针对可见光通信复用技术展开研究，重点阐述了VLC多维复用系统、VLC MIMO技术等内容，旨在为相关研究人员提供些许借鉴和参考。

关键词：可见光;通信复用技术;多输入输出技术

在发光二极管不断普及和发展过程中，大大增长了高速无线接入需求，可见光通信技术（VLC）具有广阔的发展空间。对于可见光技术来说，主要是指加强LED光线强弱变化的应用，以此来进行信息的顺利传递。该技术不仅具有强大的照明功能，而且在信息传输方面也发挥着重要作用。与传统无线通信技术进行对比，VLC技术具有较高的安全性能，而且功耗程度较低。因此，在未来移动通信室内无线网络的选择中，VLC技术将会发挥出更大的使用价值和功能。

一、VLC多维复用系统

通过多维复用技术的应用，可以给予多路信号并行传输强有力的支持，并对调制带宽限制予以弥补和完善，将VLC系统容量提升上来。一般来说，WDM、SCM等是多维复用方式的重要构成内容，现进行如下分析：

（一）WDM技术

该项技术主要是指借助自由空间光信道，以此来传输多路载有信息，其波长的光信号是不相同的，在接收端，所采用的濾光片的颜色并不一致，以此来促进光载波分离的顺利进行，最后在光接收机信号处理的帮助下，最大程度地对原始信息予以恢复，现已经成为了重要的通信手段之一。

3路不同波长的光信号，要想顺利加载到RGB3种颜色的LED上，必须要借助电放大器和直流偏置器来进行，借助空间耦合，可以为这3束不同颜色的光束形成白光创造条件。在接收端透镜聚焦后，应提高对使用RGB3种颜色的滤光片的重视程度，以此来滤出不同波长的信号，最后通过接收电路的带动，促进信号采集和离线处理等过程的顺利进行。基于理论视角，借助于RGB三色的WDM技术，有助于显著提高VLC系统的传输效率。图1为VLC WDM原理框图：

文献[1]通过对单载波频域均衡调制的应用，各个波长的调制带宽在156MHz左右。测试后的各个波长传输速率为1.25Gb/s，RGB三色的WDM后，明显提升系统总传输速率，远远高于1.25Gb/s。

（二）SCM技术

对于该项技术来说，主要是指借助不同的载波，独立化调制多路信号，再通过同一波长发射器件的应用，实现自由空间的顺利传输，所以该项技术已经成为了非常重要的复用方式之一。通常来说，在子载波中心频率增大的情况下，极容易降低子载波信噪比，由于子载波间隔的降低趋势明显，对于解决频谱的不平坦问题具有很大的帮助。由于其频谱分配方式具有较高的灵活性，所以决定于SCM的灵活性。通过对其原理示意图的分析，虽然子载波并不相同，但是可以动态化调整调制阶数和中心频率等。

通过SCM的应用，可以对各个子载波的调制阶数予以灵活性调配，从而致力于子载波数量降低目标的实现，确保通信性能的稳步提升。对SCM特点予以分析，在多址接入或双向传输中具有较高的适用性。其中，在双向传输方面，下行传输可以对低中频区域予以保留，加强64QAM调制方式的应用，为下行通信速率的提升提供便捷。而上行速率需求并不高，这时高频区域的应用不容忽视，应加强开关键控的应用，取得良好的调制效果。

二、VLC MIMO技术

（一）成像 MIMO

对于该项技术来说，主要是指在接收端，对应的接收机也比较多，从而完成对应接收工作。该项技术具有明确的要求，那就是各个接收机仅仅可以对发射机发射的光信号进行接收。因此，在处理光信号串扰问题方面，无需对MIMO解复用算法进行考虑使用，将接收机集成的复杂性予以控制，并防止浪费不必要的成本。

文献【2】通过对OFDM调制的使用，在选择发射机方面，主要选择商用荧光白色LED，加强预嘉均衡硬件电路的开发，大大拓展了白光的可用带宽，已经高达100MHz，最终在通信距离为1m的情况下，顺利完成数据传输。

（二）非成像MIMO

与成像MIMO进行对比，该项技术免去了对准这一步骤，更加适用于实际应用场合之中，也就是在各个接收机前，仅仅将聚光器件放置到位即可。在实验系统中，RGBLED的数量为两个，这在VLC发射源中发挥着重要作用，4阶SC-FDE调制技术，有助于系统频率效率的提升，最后传输速率为500Mb/s。

三、VLC MIMO发展趋势

在分类和预测等领域中，人工智能的深度神经网络和机器学习的应用价值非常优越。但是在处理VLC MIMO系统的空间复用方面，人工智能方面的研究并不多。在未来领域中，人工智能与VLC MIMO的结合已经成为必然发展趋势。与传统MIMO解复用算法进行对比，通过人工智能技术的应用，可以确保对VLC信道和接收符号估计的灵活性、准确性。结合相关研究了解到【3】，通过人工智能技术的应用，有助于将VLC MIMO系统容量大大提升上来。

四、结束语

综上所述，对于VLC MIMO技术来说，在LED阵列发射和接收阵列接收的帮助下，在室内照明场景中具有较高的应用价值，可以使室内照明质量得以保证，并且可以使VLC系统传输的通信速率得以保证。所以说，VLC MIMO将会在未来室内网络应用中发挥着更为显著的功能和优势，其意义极其深远且不可小觑。

参考文献;

[1] 贾科军，杨博然，陆皓，郝莉.可见光通信光正交频分复用系统符号分解技术抑制LED非线性失真研究[J].中国激光，2020，47（04）：234-242.

[2] 迟楠，乔梁，赵嘉琦，卢星宇.基于可见光通信的MIMO技术研究现状[J].南京信息工程大学学报（自然科学版），2017，9（02）：113-122.

[3] 彭小峰，曹阳，杨家旺，刘世涛，张勋.室内可见光通信系统中的OFDM与ACO-OFDM调制技术研究[J].光通信技术，2016，40（07）：60-62.