1、可见光通信任务组技术研究报告2022 年年 9 月月 版权声明版权声明 Copyright Notification 未经书面许可 禁止打印、复制及通过任何媒体传播 2022 IMT-2030（6G）推进组版权所有 前前 言言 可见光通信主要工作在 380-780nm 之间的可见光频段，其频谱资源范围是现有常用无线频段的万倍左右，具有绿色节能、安全可靠、无电磁干扰、高速高信噪比等优点。在地基网络领域，可见光通信被认为是在室内，交通，医疗等场景中实现 Tbps 数据速率的关键推动因素；在天基网络领域，可见光通信由于第三代宽禁带半导体的抗辐照特性，激光波长短传输距离远和超大功率特性，未来有望实现星

2、间激光链路；在海基网络领域，水下透射窗口恰好位于可见光蓝绿波段，高速大容量低延时是水下无线光通信技术突出优势。因此可见光通信契合 6G 高能源效率、高可靠性、空天地海一体化泛在接入等多个关键维度，具有广阔的应用前景。可见光通信发展十余年来，尚未形成大规模产业化的应用，只是在部分应用场合开展了一些试点运营。主要原因在于以下三个方面，一是若干关键技术问题尚待继续突破，包括专用器件，传输体制，组网模式等；二是标准化建设需要进一步加强；三是产业生态需要进一步培育。按照当前可见光通信应用开展的程度，可以将典型应用领域分为三种类型，分别具有如下特征：（1）第一类的技术和条件相对成熟，已经开展了一些实际的试

3、点应用，主要指室内的定位导航；（2）第二类已经形成了试验系统，并在特定应用领域开展了相关实验研究，例如室内光通信网络、水下通信、电磁严控环境等；（3）第三类提出了应用概念，主要以理论研究为主，试验系统的研发还处在初始搭建和验证阶段，包括智能交通与车联网等。可见光通信当前需要攻克六项关键技术，包括信道建模，调制技术，编码技术，均衡技术，多址与复用技术，MIMO 技术等。在可见光通信中，通信链路格局、路径损耗、多径色散产生的时延等都会影响通信信道的特性。这些信道特性决定了如调制、编码技术、发射功率、接收灵敏度等方面的通信系统设计。可见光通信系统的调制带宽十分有限，商用 LED 灯的 3dB 带宽一

4、般只有几 MHz。除了从 LED 结构、驱动链路的设计上考虑，选择合适的调制方式也可提升传输速率。为了提高信道编码需要满足带宽要求和复杂性要求，提高编码增益，保证传输误码率使编码效率达到最佳，能纠正随机错误、突发错误以及两者混合的错误。均衡技术从实现方法可以分为数字均衡和模拟均衡。数字均衡为使用数字信号处理的方法完成均衡，而模拟均衡则是进行模拟均衡电路的设计。从在通信链路实现的位置看，可以分为预均衡和后均衡。预均衡是在发送端对 LED 频响特性进行预均衡，后均衡则是在接收端进行干扰的均衡。利用可见光通信具有宽光谱特性和大规模接收阵列的特点，可设计实现多域多维的光信号的复用增益。常用的复用技术有

5、频分复用、时分复用、码分复用、波分复用等。MIMO技术通过空间复用可以实现在有限带宽上进行高速通信，使用多个发射机发送数据和多个接收机接收数据，在不增加频谱资源的同时拥有更高的传输容量，是未来高速可见光通信的重要技术。经过近十余年的深入研究，可见光通信技术的基础理论研究已基本完成。该项技术正处于理论研究向技术应用转化的关键时期。在系统设计方面，主要考虑多网融合问题。未来的网络架构是既包含现有的无线接入技术，又包含新的可见光接入方式的异构网络。因此，在引入全新的可见光接入方式的同时，还将支持现有的包括5G、4G、3G、2G及无线局域网等在内的多种网络的传输。面向6G的异构融合网络，如何使不同类型

6、、不同层次、相互重叠覆盖的可见光通信网络和各种无线通信网络融合到一起协同工作，形成端到端的技术体系仍需深入研究，比如同步流程、随机接入流程、小区切换流程、多连接、控制面和用户面的协议栈等内容。在产业化方面，根据国际标准制定企标、行标等，早日开始可见光的试点规模化应用，占领应用产业链结构的上游与先机。后期推动可见光通信的大规模应用，全面引导产业技术发展方向，培育产业生态环境，全面促进可见光通信产业成熟和商用。1 目 录 目 录.1 图目录.3 表目录.4 第一章 概论.5 第二章 可见光通信概念及应用.7 2.1 地基通信应用场景.7 2.1.1 室内高速接入.7 2.1.2 工业应用.7 2.