室內(nèi)可見光通信調(diào)制與解調(diào)技術(shù)的研究進(jìn)展

(重慶三峽學(xué)院 電子與信息工程學(xué)院，重慶 404100)

0 引 言

近年來，發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，LED)的廣泛應(yīng)用及其功能的日趨完善，給人類社會帶來了翻天覆地的變化，其影響已經(jīng)滲透到人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)領(lǐng)域。與傳統(tǒng)的白熾燈相比，LED具有發(fā)光效率高、能耗低、壽命長和成本低廉的優(yōu)勢，因此世界各國開始啟動(dòng)了白熾燈淘汰計(jì)劃，LED成為下一代照明技術(shù)已是大勢所趨。與此同時(shí)，LED還具有調(diào)制性能好和響應(yīng)速度快的特性，基于LED的可見光通信(Visible Light Communication，VLC)系統(tǒng)正逐步引起研究人員和業(yè)界的關(guān)注[1-2]。

VLC最早由德國物理學(xué)家Harald Hass提出，他指出VLC系統(tǒng)的重要特征是：利用LED的快速響應(yīng)特性可實(shí)現(xiàn)信號的高速調(diào)制和發(fā)送。室內(nèi)VLC(Indoor VLC，IVLC)系統(tǒng)不僅能夠滿足日常照明要求，還支持室內(nèi)信息數(shù)據(jù)的收發(fā)和傳輸。與傳統(tǒng)的WiFi和藍(lán)牙等室內(nèi)短距離無線通信技術(shù)相比，IVLC系統(tǒng)具有如下技術(shù)優(yōu)勢：(1) 頻譜資源豐富，無需申請頻段使用執(zhí)照；(2) 電磁輻射極小，使用過程綠色安全；(3) 收發(fā)信號過程不易受其他種類電磁波干擾，保密性好；(4) 傳輸速率高，可用帶寬大，符合未來無線通信的發(fā)展要求。

目前，世界各國正在推動(dòng)第五代(5G)移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)化工作，其中一個(gè)關(guān)鍵要求是必須實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)傳輸速率；當(dāng)前VLC系統(tǒng)樣機(jī)最高可達(dá)到1～10 Gbit/s的傳輸速率，超越了5G移動(dòng)通信系統(tǒng)對無線數(shù)據(jù)傳輸速率的要求，已經(jīng)引起國內(nèi)外研究人員的極大興趣，成為了當(dāng)前無線通信領(lǐng)域研究的關(guān)鍵技術(shù)之一。為了提高IVLC系統(tǒng)中信號的收發(fā)性能和傳輸速率，選擇合適的調(diào)制解調(diào)技術(shù)尤為重要。國內(nèi)外大量研究人員在IVLC系統(tǒng)中嘗試了各種調(diào)制與解調(diào)技術(shù)的仿真或?qū)嶒?yàn)研究，從最開始的開關(guān)鍵控(On-Off Keying，OOK)、脈沖幅度調(diào)制(Pulse Amplitude Modulation，PAM)以及脈沖位置調(diào)制(Pulse Position Modulation，PPM)等技術(shù)，到近年來備受研究人員青睞的正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)、無載波幅相調(diào)制(Carrierless Amplitude-Phase，CAP)和離散多音調(diào)制(Discrete Multi-Tone，DMT)等技術(shù)都從不同程度上提升了室內(nèi)無線信號的傳輸速率和頻帶利用率[3-9]。

本文闡述了IVLC系統(tǒng)的一般模型，著重介紹了我們搭建過的系統(tǒng)模型和研究廣泛的若干新型調(diào)制解調(diào)技術(shù)(OFDM、CAP和DMT技術(shù)等)，從提升IVLC系統(tǒng)調(diào)制帶寬的角度考慮，還依據(jù)香農(nóng)公式分析了多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)技術(shù)，并對IVLC系統(tǒng)在未來應(yīng)用中的發(fā)展趨勢和所面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行了分析。

1 系統(tǒng)模型

設(shè)計(jì)或搭建一個(gè)IVLC通信系統(tǒng)，首先需要對該系統(tǒng)進(jìn)行建模。面對室內(nèi)較為復(fù)雜的下行傳輸鏈路，為方便開展相關(guān)研究工作，早期研究人員一般只考慮視距鏈路或一次反射徑下行鏈路傳輸光載無線信號的情況。我們構(gòu)建了以LED作為光源，實(shí)現(xiàn)音頻信號無線傳輸?shù)腎VLC系統(tǒng)，如圖1所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在接收靈敏度>-32 dBm時(shí)，接收光載無線信號的誤碼率(Bit Error Ratio，BER)<1×10-6，如圖2所示[10]。

圖1 端到端的IVLC仿真系統(tǒng)

IVLC系統(tǒng)主要由光發(fā)射機(jī)(Transmitter，Tx)、信道和光接收機(jī)(Receiver，Rx)3部分組成，其一般系統(tǒng)模型如圖3所示[11-12]。原始的二進(jìn)制數(shù)據(jù)流經(jīng)過預(yù)處理和調(diào)制之后加載到LED上，并對LED進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制直接檢測(Intensity Modulation/Direct Detection, IM/DD)，將電信號轉(zhuǎn)換為光信號進(jìn)行傳輸。光信號經(jīng)過信道傳輸后到達(dá)Rx，Rx中的PD將光信號轉(zhuǎn)換為電信號。最后對接收電信號進(jìn)行解調(diào)及解碼，從而恢復(fù)為原始數(shù)據(jù)信號。我們前期分析了在單徑和多徑瑞利信道中可見光信號的收發(fā)特性，研究了基于白光LED作為光源，采用瑞利衰落信道傳輸以及應(yīng)用3種不同基于正交幅度調(diào)制(Quadrature Amplitude Modulation，QAM)生成的OFDM(QAM-OFDM)信號的IVLC系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，在同一收發(fā)系統(tǒng)中，可見光QAM-OFDM信號調(diào)制階數(shù)越高，其BER性能越差。在相同調(diào)制階數(shù)和接收信噪比(Signal Noise Ratio，SNR)的條件下，單徑瑞利衰落信道下的BER性能低于二徑瑞利衰落信道。在實(shí)際應(yīng)用中，相比于16QAM-OFDM信號，8QAM-OFDM信號具有更高的頻帶利用率，并且在收發(fā)端的數(shù)字信號處理過程中更容易實(shí)現(xiàn)[13]。

圖3 IVLC系統(tǒng)模型

2 VLC系統(tǒng)中的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

為改善VLC系統(tǒng)的傳輸性能，近年來研究人員嘗試了多種調(diào)制技術(shù)。Kwon等人使用OOK減輕VLC系統(tǒng)中由于調(diào)光引起的性能衰減，他們所提出的方案優(yōu)于現(xiàn)有的時(shí)分復(fù)用方案[14]；Zhang等人將多LED相移開關(guān)鍵控(Multi-LED Phase-shift OOK，MP-OOK)調(diào)制應(yīng)用于并行傳輸，使得帶寬效率為傳統(tǒng)OOK調(diào)制的n倍(n為LED的數(shù)量)，MP-OOK具有比其他高階調(diào)制格式更好的抗非線性性能[15]；Li等人使用PAM方案針對VLC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)預(yù)均衡，與NRZ碼調(diào)制相比，PAM方案可以帶來更高的頻譜效率[16]；Biagi等人將MIMO技術(shù)與PPM相結(jié)合，可以在不降低鏈路可靠性的情況下提高數(shù)據(jù)速率[17]。

隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，大數(shù)據(jù)接入對通信帶寬的需求日益劇增，個(gè)人大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用需求也日益加劇。為進(jìn)一步提高IVLC的傳輸速率和系統(tǒng)性能，需要引進(jìn)更加先進(jìn)的調(diào)制技術(shù)。當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的調(diào)制技術(shù)主要包括OFDM、CAP和DMT技術(shù)等。

2.1 OFDM調(diào)制與解調(diào)

OFDM技術(shù)是一種能夠高效利用帶寬資源的調(diào)制技術(shù)，屬于多載波調(diào)制技術(shù)中的一種。OFDM技術(shù)可以有效地抵抗多徑干擾，在保證系統(tǒng)傳輸可靠性的同時(shí)大大提高頻帶利用率。OFDM的基本原理是將一個(gè)高速數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為多個(gè)低速子數(shù)據(jù)流，以并行方式在多個(gè)相互正交的子載波上傳輸。每個(gè)子信道可看成平坦型衰落，可降低或消除碼間串?dāng)_(Inter Symbol Interference，ISI)。OFDM系統(tǒng)框圖如圖4所示。

圖4 OFDM系統(tǒng)框圖

早在2001年，中川實(shí)驗(yàn)室的研究人員就討論了在VLC系統(tǒng)中引入OFDM調(diào)制方式的必要性[18]。但由于VLC信號具有非負(fù)性，雙極性O(shè)FDM信號不能直接加載到LED上，于是研究人員提出多種新型基于LED的OFDM調(diào)制技術(shù)，例如非對稱限幅直流偏置光OFDM(Asymmetrically Clipped DC-Biased Optical-OFDM，ADO-OFDM)、直流偏置OFDM(DC-Biased Optical-OFDM，DCO-OFDM)、基于哈特利的單極性O(shè)FDM、離散余弦變換OFDM和非對稱與對稱限幅光OFDM等[19-24]。2015年， 牛津大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)采用bit-loading OFDM技術(shù)以及三色波分復(fù)用(Wavelength Division Multiplexing，WDM)VLC信道，實(shí)現(xiàn)了10.4 Gbit/s的數(shù)據(jù)傳輸[25]；2016年，F(xiàn)igueiredo等人利用DCO-OFDM技術(shù)設(shè)計(jì)了一個(gè)傳輸速率為50 Mbit/s、傳輸距離為0.5 m的VLC系統(tǒng)，其BER<3.8×10-3[26]；2017年，Islim等人同樣采用DCO-OFDM技術(shù)，將VLC系統(tǒng)傳輸速率提高至了11.12 Gbit/s[27]。

2.2 DMT調(diào)制與解調(diào)

DMT技術(shù)相比于OFDM技術(shù)最主要的不同在于如何將信號調(diào)制到可見光載波上。在IVLC系統(tǒng)中采用OFDM技術(shù)進(jìn)行調(diào)制時(shí)，需先將信號序列進(jìn)行逆離散傅里葉變換(Inverse Discrete Fourier Transform，IDFT)，然后再經(jīng)過數(shù)字載波調(diào)制后才能加載到可見光載波上。而DMT技術(shù)在進(jìn)行IDFT之前已經(jīng)對信號進(jìn)行了對稱變換延長，使其序列具有共軛對稱性。根據(jù)傅里葉變換的對稱原理，具有共軛對稱性的序列，其傅里葉變換或逆傅里葉變換后必定為實(shí)數(shù)序列。因此，經(jīng)過DMT調(diào)制之后的序列，只需再經(jīng)過直流偏置就可以將信號加載到可見光載波上[28]。

DMT技術(shù)作為一種基于OFDM調(diào)制解調(diào)方式的改進(jìn)技術(shù)，也可以實(shí)現(xiàn)矢量信號的實(shí)數(shù)光電調(diào)制與解調(diào)過程。該技術(shù)具有OFDM技術(shù)的一般特點(diǎn)，不僅能夠提高頻帶利用率，還可抵抗多徑衰落和ISI，因而DMT技術(shù)可以有效保證IVLC系統(tǒng)的穩(wěn)定性。采用DMT技術(shù)收發(fā)OFDM光載無線信號的過程如圖5所示。

圖5 DMT調(diào)制與解調(diào)過程

2012年，Kottke等人設(shè)計(jì)了一種基于DMT調(diào)制技術(shù)的VLC系統(tǒng)，其傳輸速率可達(dá)806 Mbit/s；之后，該團(tuán)隊(duì)將WDM和DMT技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了第1條基于三原色共同交集成像LED(Red-Green-Blue LED，RGB-LED)的Gbit/s級鏈路，傳輸速率達(dá)到1.23 Gbit/s，BER為2×10-3[29-30]；同年，Khalid等人利用DMT技術(shù)設(shè)計(jì)了一種千兆級IVLC方案，信號傳輸速率最高可達(dá)3.4 Gbit/s[31]；2018年，復(fù)旦大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)采用DMT技術(shù)和預(yù)/后均衡的技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種傳輸速率為10.72 Gbit/s、傳輸距離為1 m的VLC系統(tǒng)[32]。

2.3 CAP調(diào)制與解調(diào)

CAP調(diào)制技術(shù)是一種新型多維多階調(diào)制技術(shù)，最早在1975年由貝爾實(shí)驗(yàn)室的研究人員提出，具有較高的頻譜效率以及較低的復(fù)雜度，目前廣泛引起業(yè)界的研究興趣[33- 35]。CAP調(diào)制技術(shù)以QAM技術(shù)為基礎(chǔ)，主要解決了QAM技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)的問題。相較于傳統(tǒng)的QAM或OFDM技術(shù)，CAP調(diào)制技術(shù)采用一對具備正交性的數(shù)字濾波器對基帶信號進(jìn)行脈沖成型生成兩路實(shí)信號疊加之后進(jìn)入信道。與OFDM技術(shù)相比，CAP調(diào)制不需要進(jìn)行離散傅里葉變換(Discrete Fourier Transform，DFT)，極大地減少了計(jì)算復(fù)雜度和簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，因此CAP調(diào)制更適用于低復(fù)雜度的室內(nèi)無線通信系統(tǒng)。CAP調(diào)制與解調(diào)過程如圖6所示。

圖6 CAP調(diào)制與解調(diào)過程

2015年，復(fù)旦大學(xué)的研究人員利用基于Volterra技術(shù)的盲均衡技術(shù)來拓展LED的帶寬，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了64CAP的離線傳輸實(shí)驗(yàn)，傳輸速率為3.25 Gbit/s。由于不采用訓(xùn)練序列，該系統(tǒng)大大地提高了頻譜利用率。同年，他們使用級聯(lián)的線性和非線性混合后均衡技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了8 Gbit/s的VLC信號傳輸[35]。

2.4 MIMO技術(shù)

在IVLC系統(tǒng)中，由于LED的調(diào)制帶寬有限，僅采用不同的調(diào)制技術(shù)來提升系統(tǒng)性能還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還需引入其他技術(shù)以增強(qiáng)IVLC系統(tǒng)的性能。此外，由于IVLC系統(tǒng)不僅要滿足室內(nèi)數(shù)據(jù)的接入與傳輸，還需要提高室內(nèi)照明亮度和范圍，依據(jù)香農(nóng)公式，通過增加覆蓋單元數(shù)量、信道數(shù)量、帶寬以及SNR可提高信道容量。因此，基于信道數(shù)量增加的MIMO技術(shù)成為了最直接有效的改進(jìn)技術(shù)[36- 39]。

式中：Csum為信道容量；Cells為覆蓋單元數(shù)量；Channels為信道數(shù)量；Bi為帶寬；Pi為信號功率；Ni為噪聲功率。在基于MIMO技術(shù)的IVLC(MIMO-IVLC)系統(tǒng)中，利用多個(gè)LED陣列和多個(gè)PD來改善系統(tǒng)性能，提高了系統(tǒng)的安全性和其安裝的便利性。圖7(a)所示為一種典型的4×4 MIMO-IVLC系統(tǒng)模型。該系統(tǒng)采用4個(gè)LED陣列傳輸4組不相關(guān)數(shù)據(jù)(同時(shí)兼顧室內(nèi)照明)，然后由4個(gè)PD組成的接收陣列接收每個(gè)LED陣列所發(fā)送出的光信號。系統(tǒng)的工作原理如圖7(b)所示。

圖7 4×4 MIMO-IVLC系統(tǒng)模型及其工作原理

早在2009年，Zeng等人就提出了一種成像MIMO系統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)到幾百M(fèi)bit/s，特殊情況下可達(dá)到Gbit/s級[38]；2013年，Chen等人研究了一種預(yù)編碼多用戶MIMO-IVLC系統(tǒng)，在發(fā)射機(jī)中進(jìn)行預(yù)編碼之后，不同用戶的數(shù)據(jù)由多個(gè)LED陣列發(fā)送，從而能夠消除多用戶之間的干擾，其實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)單個(gè)LED的功率>10 mW、BER=10-6時(shí)，室內(nèi)大范圍的傳輸速率可達(dá)100 Mbit/s[39]；2015年，Nuwanpriya等人提出了兩種新穎的使用角度分集接收機(jī)的設(shè)計(jì)來構(gòu)建MIMO-IVLC通信系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)表明，采用角度分集技術(shù)構(gòu)建的MIMO-VLC系統(tǒng)具有很好的性能[40]；2018年，Chen等人利用非正交多址(Non-orthogonal Multiple Access，NOMA)技術(shù)提升了多用戶MIMO-IVLC系統(tǒng)的傳輸速率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用NOMA和歸一化增益差功率分配方法可以顯著提高M(jìn)IMO-IVLC系統(tǒng)的傳輸速率[41]。

2.5 小結(jié)

在IVLC系統(tǒng)的發(fā)展歷史中，為提高系統(tǒng)性能，已經(jīng)有大量研究人員在IVLC系統(tǒng)中嘗試了多種不同的調(diào)制解調(diào)技術(shù)，從最開始的OOK、PAM和PPM等技術(shù)，到目前廣泛應(yīng)用的OFDM、DMT以及CAP等技術(shù)。前幾種調(diào)制技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式簡單，可以滿足低速率要求，但都有各自的弊端。比如，在OOK方案中，系統(tǒng)速率嚴(yán)重受限，系統(tǒng)也不夠靈活[12]；PAM技術(shù)對接收機(jī)的靈敏度要求較高，實(shí)現(xiàn)較困難；PPM技術(shù)雖然可以帶來較高的功率效率，但是會限制系統(tǒng)的吞吐量，在增加調(diào)制階數(shù)的情況下甚至還會降低帶寬效率[42]。而當(dāng)前應(yīng)用廣泛的OFDM和DMT等多載波調(diào)制技術(shù)不僅可以提高頻帶利用率，還能有效抵抗多徑衰落和ISI，系統(tǒng)的穩(wěn)定性更好，并且相比于OFDM技術(shù)，DMT技術(shù)可以直接將已調(diào)信號加載到可見光載波上進(jìn)行傳輸，可以更好地利用系統(tǒng)的調(diào)制帶寬；CAP技術(shù)相比于前兩種多載波調(diào)制技術(shù)，具有技術(shù)簡單、不需復(fù)雜的IDFT/DFT、峰值比更低和更高的頻帶利用率等諸多優(yōu)勢，但CAP技術(shù)不具備前兩者的多載波特性，無法根據(jù)信道特性自適應(yīng)地選擇編碼方式，靈活性相對較差[43]。

在IVLC系統(tǒng)中采用不同的調(diào)制技術(shù)可以在一定程度上提高系統(tǒng)的性能，但并不能很好地適用于所有場景，因此研究人員還研究了一些解決特定問題的調(diào)制解調(diào)方案。比如，由于IVLC信道與無線信道相比具有較大的信道相關(guān)性，傳統(tǒng)的MIMO技術(shù)難以滿足通信系統(tǒng)的性能需求，因此Mesleh等人提出了一種可應(yīng)用于IVLC系統(tǒng)的空間調(diào)制(Spatial Modulation,SM)技術(shù)，在提高系統(tǒng)頻譜效率的同時(shí)還可以避免MIMO-VLC系統(tǒng)中的信道干擾[44]；此外，由于雙極性O(shè)FDM信號不能直接加載到LED上，為了保證VLC信號的非負(fù)性，研究人員還提出了基于VLC的ADO-OFDM和DCO-OFDM等調(diào)制技術(shù)，而這些技術(shù)對于接收端的硬件復(fù)雜性要求較高，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)困難，因此Fernando和Tsonev等人在此基礎(chǔ)上繼續(xù)研究，相繼提出了一些基于負(fù)信號翻轉(zhuǎn)調(diào)制策略的Flip-OFDM調(diào)制技術(shù)、基于極性編碼策略的單極性O(shè)FDM調(diào)制技術(shù)和增強(qiáng)型單極性O(shè)FDM調(diào)制技術(shù)等[45-46]。這些改進(jìn)后的調(diào)制方案都可以在一些特定的情況下提升系統(tǒng)性能。

3 發(fā)展趨勢及面臨的挑戰(zhàn)

由于可見光不能穿透墻壁或不透明的障礙物，因此VLC系統(tǒng)的保密性得到保障，可以有效地防止信息的泄漏。同時(shí)，室內(nèi)LED光功率在滿足人眼安全規(guī)定的情況下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，相比于其他無線傳輸方式更加綠色健康。IVLC技術(shù)可以在滿足日常照明的同時(shí)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)數(shù)據(jù)接入，因此可以作為未來室內(nèi)無線接入技術(shù)的一種補(bǔ)充。截止至2020年，中國的數(shù)據(jù)總量將占到全球總量的21%，大數(shù)據(jù)接入作為寬帶通信發(fā)展戰(zhàn)略的關(guān)鍵技術(shù)對通信帶寬的需求劇增[42]。依據(jù)現(xiàn)有發(fā)展趨勢，傳統(tǒng)的室內(nèi)通信系統(tǒng)將無法滿足多種類大數(shù)據(jù)終端業(yè)務(wù)的接入部署需求。傳統(tǒng)無線通信(WiFi、紅外通信和藍(lán)牙)信號在傳輸過程中，傳輸速率低、收發(fā)質(zhì)量差和耗費(fèi)成本高。而IVLC系統(tǒng)成本相對更低，且可以支持更高速率、更大帶寬的大數(shù)據(jù)傳輸和接入，部署簡單快捷，只要有LED燈就能實(shí)現(xiàn)室內(nèi)無線通信過程，可作為未來的智能家居數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)之一。

然而，由于LED中固有的帶寬和對應(yīng)接收光載無線信號的硅基探測器靈敏度的限制，以及室內(nèi)空間障礙物對信號傳輸?shù)挠绊懀琁VLC技術(shù)最終走向?qū)嵱靡琅f面臨著許多挑戰(zhàn)。我們需要考慮解決的相關(guān)問題是：(1) 基于LED調(diào)制生成的VLC信號高頻部分衰減嚴(yán)重，響應(yīng)帶寬較窄；(2) 硅基探測器在紅外波段敏感，藍(lán)光波段接收信號靈敏度較低；(3) 收發(fā)天線端需要透鏡組支持，會使得系統(tǒng)體積較大，不利于集成；(4) IVLC系統(tǒng)作為獨(dú)立通信體系，需要大量光電器件，接口配置較難。

在IVLC系統(tǒng)中，除了可以采用不同的調(diào)制解調(diào)技術(shù)或MIMO技術(shù)等方式提升系統(tǒng)性能之外，未來還可以嘗試在很多其他方向展開研究。比如，運(yùn)用均衡技術(shù)可以有效地?cái)U(kuò)展VLC系統(tǒng)調(diào)制帶寬；采用高階調(diào)制格式也可以提高系統(tǒng)傳輸速率，但對接收機(jī)的靈敏度要求也會提高，因此研究人員也可以對應(yīng)用于VLC系統(tǒng)中的器件材料(如LED材料和PIN材料等)進(jìn)行研究；IVLC系統(tǒng)作為獨(dú)立通信體系，將需要大量的光電器件，所以未來的發(fā)展方向也將會朝著高度集成化演進(jìn)。

4 結(jié)束語

20余年來，IVLC技術(shù)憑借自身的獨(dú)特優(yōu)勢，已經(jīng)迅速發(fā)展成為當(dāng)前室內(nèi)無線通信領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。其原因是，IVLC系統(tǒng)不僅節(jié)約能源，還可以有效緩解室內(nèi)無線頻譜資源日趨緊張的問題。在即將到來的5G時(shí)代，基于LED的IVLC系統(tǒng)將與射頻通信和毫米波通信等多個(gè)波段之間協(xié)同實(shí)現(xiàn)全波段通信集中架構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)，以滿足目前室內(nèi)大數(shù)據(jù)接入的高速率要求，而通過對調(diào)制解調(diào)技術(shù)開展持續(xù)探索，也將進(jìn)一步提升室內(nèi)無線通信接入信號的調(diào)制帶寬、傳輸速率和接收靈敏度，具有重要的研究意義。我們相信，在未來的5G時(shí)代，IVLC技術(shù)將與WiFi、藍(lán)牙和蜂窩移動(dòng)(4G和5G)等通信技術(shù)融合并互為補(bǔ)充，在航空、航海、高鐵、地鐵、室內(nèi)導(dǎo)航和井下作業(yè)等領(lǐng)域帶來創(chuàng)新應(yīng)用和價(jià)值體驗(yàn)。