Page 25 - 网络电信2016第13期

光通信

统的信道矩阵，进而可以对接收信号进行迫零（ZF）或者最小 宽带VLC发展趋势展望
均方误差（MMSE）解调。复用式MIMO方案由于采用了多个光源
并行发送数据，故它的优势在于可以大大提高系统传输速率。 OFDM和MIMO技术是实现高速VLC系统的基本关键技术，随着
由于接收端在解调信号时需要得知每个接收天线相对于每个LED 对VLC技术的科学研究不断深入，上述问题相应的技术解决方案
光源的响应，因此复用式MIMO的信号帧结构中，需要为每个LED 也在不断优化。至今为止，采用单个商用LED光源、基于OFDM技
光源留出一块专用的训练时隙，此时隙内只有一个特定的LED发 术的VLC可达速率已经超过2Gbit/s，而采用MIMO技术的VLC可达
送训练序列。在每个LED完成训练序列发送后，各LED可以同时 速率已经突破50Gbit/s，这也证明了VLC在理论上具有成为高速
发送不同的数据包。 接入手段的可行性。但与此同时，在VLC规模性普及使用之前，
还有一些关键问题需要解决。比如，在用户终端移动的状态下
在MIMO接收机方面有非成像接收机和成像接收机两种主要 动态维持系统资源分配的问题、用户终端从某一光源下移动至
类型。由于VLC采用光强承载信号，而为了提高MIMO系统的性 另一光源下的切换问题、相邻光源指之间干扰抑制问题、VLC与
能增益必须要求接收端各个天线接收的信号之间存在明显差异 Wi-Fi 和电力线载波等已有通信方式异构融合的问题、VLC链路
性，故非成像接收机通常采用角度分集接收的方式，即各个接 临时被阻隔时切换至备用通信手段的问题以及链路恢复后通信
收天线的朝向不同，如图7左图所示。而如果采用成像MIMO接收 功能快速恢复的问题等。这些问题尚未有明确的、共识的技术
机，成像透镜能将信号发射端的不同LED光源映射到下方接收天 手段可以适用，还需要相关领域的科研人员不断深入挖掘和尝
线阵列的不同的阵元上，各接收天线接收信号的差异性容易得 试，得到合理的解决方案。尽管VLC在产业化的道路上依然存在
到满足，如图7右图所示。非成像MIMO系统实现较为简单，无需 诸多问题，但仍要看到高速VLC存在典型的应用场景和需求，它
配备透镜系统，系统体积较小，视场角较大；成像MIMO系统实 面临的技术挑战如移动切换、网络资源优化、异构网络融合等
现较为复杂，通常体积较大，但是它对于各发射光源的区分性 均是当前热门的研究方向，研究的可行性已被从各方面进行论
好于非成像MIMO接收机，能获得更高的系统性能增益。 证，相关课题已经被列入国家近期重点研究计划的范畴内，在
未来几年内有望获得突破性进展。因此，有理由相信随着VLC技
图7 非成像接收机（左）和成像接收机（右） 术的不断进步，它终会成为能和已有接入技术融合互补的新兴
高速接入手段。

结束语

本文从可见光通信的技术特点出发，分析了VLC的技术优势
和技术难点，并提出了VLC应用的典型场景。在此场景下，OFDM
和MIMO技术是实现高速VLC的两项主要关键技术。本文先后研究了
基于OFDM和MIMO的高速VLC系统中非线性与PAPR的问题、比特功率
分配问题、分集式与复用式MIMO问题、成像/非成像接收机的问
题。进而，本文对未来VLC的研究发展趋势进行了分析概述，指出

VLC终会成为与已有接入技术融合互补的新兴高速接入手段。

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2016年8月6日00时22分，天通一号01星在西昌卫星发射中心通过长征三号乙运载火箭成功发射升空，这是我国卫星移动通信
系统首发星。天通一号卫星移动通信系统，是我国自主研制建设的卫星移动通信系统，也是我国空间信息基础设施的重要组成部
分，系统由空间段、地面段和用户终端组成。

此次发射的天通一号01星地面业务由中国电信集团公司负责运营，将与地面移动通信系统共同构成移动通信网络，为中国
及周边、中东、非洲等相关地区，以及太平洋、印度洋大部分海域的用户提供全天候、全天时、稳定可靠移动通信服务，支持话
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中国电信是我国基础电信运营商中唯一拥有卫星移动通信牌照的运营商，独家运营天通一号01星地面业务，可以为客户提供
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