由中國(guó)移動(dòng)研究院主辦的 “遇見未來”——6G協(xié)同創(chuàng)新成果發(fā)布會(huì) 在北京召開，發(fā)布了中國(guó)移動(dòng)研究院在6G方面的階段性成果。中國(guó)移動(dòng)研究院主任研究員夏亮對(duì)《6G可見光通信技術(shù)白皮書》進(jìn)行了解讀。可見光通信助力6G網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)提升

為什么需要可見光通信?夏亮表示，隨著通信需求的不斷提高，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)需要更多的頻譜，以滿足更高容量和超高體驗(yàn)速率的需求。可見光通信(VLC)作為一種可以與照明相結(jié)合的新型通信模式，是現(xiàn)有無線通信的一種有效補(bǔ)充手段。

夏亮介紹，可見光通信具有諸多顯著特點(diǎn)。頻譜豐富：可見光通常是指頻段380~790太赫茲的電磁波，有約400太赫茲候選頻譜，具有大帶寬的特點(diǎn)，易于實(shí)現(xiàn)超高速率通信。部署簡(jiǎn)單：可見光通信收發(fā)器件體積小、成本低，易于與照明設(shè)備結(jié)合實(shí)現(xiàn)超密集部署。綠色節(jié)能：可見光光源發(fā)光效率高，可兼具照明與通信等功能，具有低功耗、高能效的特點(diǎn)。電磁免疫：可見光和射頻信號(hào)之間不會(huì)相互干擾，可以用于對(duì)電磁輻射較為敏感的場(chǎng)景。

“然而，可見光也存在著一些短板。”夏亮表示，現(xiàn)階段商用的可見光器件的帶寬較低，可見光傳播易受阻擋、傳播損耗比較大。此外，用戶終端發(fā)光在日常使用中會(huì)帶來很大的不便，因此可見光上行鏈路的應(yīng)用場(chǎng)景受到限制。

結(jié)合可見光通信的特點(diǎn)，可見光通信的主要應(yīng)用場(chǎng)景主要分為移動(dòng)通信場(chǎng)景與垂直行業(yè)通信場(chǎng)景。

具體來看，移動(dòng)通信場(chǎng)景包括面向傳統(tǒng)通信用戶的熱點(diǎn)高容量場(chǎng)景、小型室內(nèi)場(chǎng)景等。在這類場(chǎng)景中，需要考慮高速率、高流量密度、連續(xù)覆蓋等要求，以滿足無中斷的較高的用戶體驗(yàn)速率。垂直行業(yè)通信場(chǎng)景包括交通場(chǎng)景以及電磁嚴(yán)苛場(chǎng)景等。在這類場(chǎng)景中，需要考慮場(chǎng)景特點(diǎn)、業(yè)務(wù)特點(diǎn)，對(duì)可見光通信的可靠性、定位能力、功率控制等進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。

目前來看，6G通信總體需求包括用戶體驗(yàn)速率、峰值速率、流量密度、網(wǎng)絡(luò)能效、定位精度等方面，而可見光通信的能力有望助力這些指標(biāo)實(shí)現(xiàn)有效提升。

夏亮強(qiáng)調(diào)，為了更好地滿足未來6G的場(chǎng)景需求，可見光通信首先要滿足移動(dòng)性要求，與傳統(tǒng)的射頻通信(如中低頻、毫米波、太赫茲等)一起，支持移動(dòng)用戶連續(xù)的高速率通信業(yè)務(wù)，從而可以更好地支持消費(fèi)者終端的應(yīng)用，擴(kuò)大可見光通信的產(chǎn)業(yè)規(guī)模;其次，在通信性能上需要達(dá)到調(diào)制帶寬達(dá)到5GHz，峰值速率達(dá)到50Gbps，覆蓋距離大于5米，流量密度大于100Mbps/m?等通信指標(biāo)。

產(chǎn)學(xué)協(xié)同，盡早規(guī)劃可見光通信研究

夏亮表示，綜合考慮可見光通信的特點(diǎn)與面向6G的應(yīng)用場(chǎng)景及需求，可見光通信還面臨以下四大挑戰(zhàn)。

第一、信道建模的挑戰(zhàn)：一方面目前缺乏符合實(shí)際部署場(chǎng)景的可見光空間信道建模，另一方面需要針對(duì)不斷演進(jìn)的高速率可見光器件進(jìn)行器件特性建模。

第二、材料與器件的挑戰(zhàn)：需重點(diǎn)攻克可見光收發(fā)關(guān)鍵器件，提升器件的帶寬、發(fā)射功率、靈敏度，降低非線性，全面提升器件的通信性能指標(biāo)。另外還需兼顧照明的要求。

第三、空口傳輸?shù)奶魬?zhàn)：在調(diào)制波形選擇上，需克服器件頻響特性的影響，提出大帶寬、高譜效、較遠(yuǎn)距離的傳輸方案;在可見光MIMO方面，需考慮可見光信道空間相關(guān)性大，具有光功率約束等特點(diǎn)。

第四、組網(wǎng)的挑戰(zhàn)：需要解決上行難實(shí)現(xiàn)、下行易中斷的痛點(diǎn)問題，支持移動(dòng)性管理與干擾管理以滿足高速率低中斷的要求。

夏亮指出，針對(duì)以上挑戰(zhàn)，可見光通信需要在信道建模、關(guān)鍵器件、傳輸技術(shù)與組網(wǎng)技術(shù)等四方面開展研究工作。

第一、信道建模方面：建立空間傳播模型，考慮環(huán)境光、光源密度、光反射特性等因素對(duì)信道模型的影響;建立器件噪聲與響應(yīng)模型;建立可見光信道測(cè)量平臺(tái)。

第二、關(guān)鍵器件方面：重點(diǎn)關(guān)注超輻射發(fā)光二極管、激光二極管、微LED、多色LED等能實(shí)現(xiàn)高速率傳輸?shù)墓庠雌骷ㄟ^材料、結(jié)構(gòu)、陣列等設(shè)計(jì)提升器件的通信指標(biāo)要求。

第三、傳輸技術(shù)方面：針對(duì)可見光信號(hào)的非負(fù)實(shí)數(shù)特性、信號(hào)非獨(dú)立噪聲等特性進(jìn)行傳輸理論研究;針對(duì)非負(fù)實(shí)數(shù)約束、降低峰均比與削波優(yōu)化等問題研究高譜效的調(diào)制波形;通過預(yù)均衡、自適應(yīng)比特能量加載等技術(shù)提升系統(tǒng)帶寬;綜合利用非成像MIMO、成像MIMO、基于發(fā)送透鏡的MIMO、預(yù)編碼等技術(shù)提升可見光MIMO的性能。

第四、組網(wǎng)技術(shù)方面：通過射頻與可見光融合接入、傳輸、連接管理等技術(shù)實(shí)現(xiàn)無線光融合組網(wǎng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)無線與可見光傳輸互補(bǔ)，滿足一致的用戶體驗(yàn)需求;通過無定形蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與形成機(jī)制實(shí)現(xiàn)可見光超密集組網(wǎng)，滿足高流量密度的需求。

最后，夏亮表示，面向2030年6G商用的時(shí)間點(diǎn)，中國(guó)移動(dòng)倡議學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界盡早啟動(dòng)面向6G的可見光通信總體研究，規(guī)劃可見光通信的產(chǎn)業(yè)推動(dòng)方向與標(biāo)準(zhǔn)化研究方向，共同建立并完善可見光信道模型、完成關(guān)鍵器件技術(shù)路線選擇與攻關(guān)、形成傳輸與組網(wǎng)等關(guān)鍵技術(shù)框架，為面向6G的可見光通信的標(biāo)準(zhǔn)化與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞： 可見光通信 移動(dòng)研究院 體驗(yàn)速率