ERA Łąsej Generacji (6G) osiągnie pełne pokrycie mobilnych sieci komunikacyjnych, obejmujących przestrzeń powietrzną, gruntową i podwodną. W związku z ograniczonymi zasobami widma częstotliwości radiowej, widzialna komunikacja światła (VLC), jako uzupełniająca technologia komunikacji bezprzewodowej z komunikacją częstotliwości radiowej, stanie się niezbędną częścią systemu 6G. Obecnie szeroko badano zarówno VLC wewnętrzne, jak i podwodne VLC. Dioda emitująca światło (LED) stała się najczęściej używanym źródłem światła w wewnętrznej VLC ze względu na ochronę środowiska i trwałość oraz podwójne funkcje oświetlenia i komunikacji. Jednak przepustowość diod LED jest stosunkowo wąska, więc sposób poprawy wydajności spektralnej stała się kluczem do poprawy wydajności VLC w pomieszczeniach. Chociaż VLC nie ma problemu z przesunięciem dopplerowym, nadal stanowi wyzwanie efektu zanikania wielościeżkowego spowodowanego różnymi ścieżkami transmisji. Obecnie wiele systemów VLC przyjmuje technologię multipleksowania podziału częstotliwości ortogonalnej (OFDM) w celu radzenia sobie z efektami wielościeżkowymi i interferencją Intersymbol. Jednak technologia OFDM wymaga wprowadzenia prefiksu pętli (CP) przed każdym symbolem, który nie tylko zwiększa długość „ramki”, ale także zmniejsza ilość danych użytkownika dostępnych w każdej ramce, ostatecznie prowadząc do zmniejszenia w zmniejszeniu Całkowita pojemność systemu VLC.
Ortogonalna przestrzeń czasowo-częstotliwościowa
Modulacja ortogonalnej przestrzeni czasowo-częstotliwościowej (OTFS) może zwiększyć pojemność i niezawodność propagacji wielościeżkowej, wykorzystując ortogonalne cechy czasu i częstotliwości. Badania wykazały, że OTF lepiej odbierają czułość niż modulacja OFDM przy tej samej wydajności spektralnej, a OTFS nie musi dodawać cyklicznego prefiksu (CP) przed każdym symbolem, co oznacza, że zastosowanie modulacji OTF w systemach VLC może przynieść lepszą wydajność niż OFDM. Korzystając z zalet modulacji OTFS, wydajność widmowa i prędkość transmisji wewnętrznej VLC można skutecznie ulepszyć. Jednak wskazano, że gdy liczba cyklicznych prefiksów (CP) jest niewystarczająca, OTF spowoduje poważne zakłócenia intersymbolu podczas przetwarzania widocznej propagacji wielościeżkowej, co znacząco wpłynie na jakość komunikacji VLC.
Technologia oszacowania kanału VLC i technologia wyrównania w modulacji OTFS
W celu dalszego poprawy szybkości transmisji i jakości komunikacji wewnętrznej VLC, omawiana jest oszacowanie kanału VLC w modulacji OTFS w celu zmniejszenia negatywnego wpływu zakłóceń intersymbolu. Oszacowanie najmniejszych kwadratów (LS) i najmniejszy średni błąd kwadratowy (MMSE) to dwie powszechnie stosowane metody oszacowania kanału OTFS. Wśród nich dokładność oszacowania LS jest niska, co nie może zaspokoić zapotrzebowania na oszacowanie kanału VLC. Chociaż oszacowanie MMSE ma dużą dokładność, obliczenie jest kosztowne, ponieważ obejmuje dużą liczbę złożonych operacji inwersji macierzy i wymaga pewnych wcześniejszych informacji o kanale, takich jak wariancja szumu kanału, która jest trudna do dokładnego uzyskania w środowisku VLC. W ostatnich latach niektóre badania zaproponowały algorytmy oszacowania kanału OTFS oparte na funkcji podstawowej domeny transformacji i algorytmach oszacowania kanału opartego na nauce. Te dwie metody poczyniły postępy w poprawie dokładności szacowania kanału OTFS i zmniejszeniu odpowiednio złożoności obliczeniowej, ale zwykle muszą dodać dodatkowe sygnały pilotażowe w systemie OTFS. Wymaga to nie tylko zaprojektowania specjalnej struktury ramki, ale także prowadzi do zmniejszenia szybkości transmisji danych VLC.
Modulacja OTFS służy do poprawy szybkości i niezawodności VLC wewnętrznego, a RESCNN jest proponowany w celu dokładnego oszacowania i wyrównania kanału wielozadaniowego VLC, który skutecznie kompensuje wpływ zakłóceń intersymbolu na wydajność VLC. Gdy odległość transmisji sygnału wynosi 1 m, a szybkość transmisji wynosi odpowiednio 512 MB/s, 768 MB/s, 1 GB/s i 1,5 GB/s, poziom błędu błędu oszacowany przez RESPNN jest niższy niż 3,8 × 10−3. Metoda oszacowania kanału w tym artykule nie musi zwiększać cyklicznego kodowania prefiksów i częstotliwości pilotażowej. Resztkowa nerwowa sieć neuronowa jest szkolona poprzez sekwencje treningowe na etapie offline, a do ukończenia oszacowania kanału na etapie online wymagana jest tylko niewielka liczba sekwencji treningowych. Dlatego ta metoda gwarantowana jest pojemność systemu VLC. Jednak proponowana metoda ma zastosowanie tylko do scenariuszy statycznych i kanałów statycznych. W przyszłości zbadane zostanie oszacowanie kanału i wyrównanie OTFS Hal VLC w scenariuszach mobilnych, a zakres aplikacji proponowanej metody zostanie rozszerzony, aby odgrywać większą wartość w komunikacji mobilnej 6G.