可见光通信中融合VOOK和分层OFDM的高效频谱混合调制方法.docx

可见光通信（Visible Light Communication, VLC）是一种利用LED照明系统进行数据传输的技术，因其频谱丰富、无电磁辐射、低成本和保密性强等特点，被认为是解决未来超高速率需求和频谱资源稀缺问题的重要手段，也是6G潜在的关键技术之一。VLC需要同时满足通信和照明的需求，其中调光控制是VLC系统中的重要功能，被纳入IEEE 802.15.7标准。 在VLC中，可调光调制方法分为单载波和多载波两种。单载波调制如可变开关键控（Variable On-Off Keying, VOOK）和可变脉冲位置调制（Variable Pulse Position Modulation, VPPM）提供线性调光控制，但其频谱效率受限，一般不超过1 bit/(s·Hz)。为了提高传输速率，正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM）作为一种多载波调制技术被广泛应用，因其能有效抵抗码间干扰（Inter-Symbol Interference, ISI），且传输速率和带宽利用率高。 在VLC的OFDM调制中，有DCO-OFDM和ACO-OFDM等方法。DCO-OFDM通常采用直流偏置来消除直流分量，但可能导致能效较低；而ACO-OFDM通过非对称限幅可以实现较高的频谱效率，但调光控制相对复杂。为了改进这些方法，文献中提出了分段变换、时域采样索引调制等调光控制策略。 分层OFDM（Layered OFDM）调制是为了解决常规OFDM方法的不足，通过按子载波序号分层调制并叠加传输，提高了频谱效率，同时避免了直流偏置，保持了较高的能效。常见的分层OFDM变体包括LACO-OFDM、增强频谱效率型-离散多音和绝对值LACO-OFDM等。这些分层OFDM方案在调光控制方面也进行了研究，例如连续电流降低的调光方法、分数反转极性光OFDM和负极性的LACO-OFDM等。 尽管分层OFDM在某些低调光水平区域表现出较高的频谱效率，但其信号检测对准确的调光水平估计有较高要求。因此，未来的挑战在于如何设计更为高效的调光控制策略和信号检测算法，以充分利用VLC的潜力，同时保证通信质量和调光性能。这可能涉及到对现有调制方法的优化，如VOOK与分层OFDM的融合，以实现更高效的频谱混合调制，提高VLC系统的整体性能。这样的调制方法不仅能够提升传输速率，还能确保在满足照明需求的同时，适应不同的调光场景，为可见光通信在各种应用中的普及铺平道路。