0 引言
      随着发光二极管（LED）的快速普及，高速无线接入需求的快速迭代，以及未来6G布局的拉动，可见光通信（VLC）技术近年来获得了迅猛发展。VLC是一种利用LED光线强弱变化传递信息的技术[1, 2]。该技术在提供照明功能的同时，可用于信息的传输。相比于传统无线通信技术，VLC技术具有安全性高、低功耗、频谱无需授权和抗电磁干扰等方面的优势[3]。因此，VLC技术一直被认为是未来移动通信室内无线网络的可供选择的补充技术之一。
      VLC的概念最早在2000年由日本研究者Yuichi Tanaka等人提出，他们对LED照明作为通信基站进行信息无线传输的室内通信系统[4]进行了仿真，并基于此对VLC理论做了进一步完善及改进[5, 6]。2003年，日本成立了国际首个VLC组织"可见光通信联盟（VLCC）"，该组织对VLC的研究非常广泛，根据具体应用场景划分为室内移动通信、可见光定位、可见光无线局域网接入和交通信号灯通信等。2008年，德国海因里希赫兹通信工程研究所（HHI）的Klaus-Dieter Langer等人就100 MHz的VLC宽带接入网物理层的基础问题进行了初步研究[7]。欧盟在2008年1月至2010年12月开展了OMEGA项目，目的在于发展1 Gb/s以上的超高速家庭接入网。VLC技术是OMEGA项目针对家庭无线接入技术的焦点之一，项目搭建的可见光测试网络最高传输速率为300 Mb/s，平均速率为73 Mb/s。2008年10月，美国国家科学基金会资助智能照明通信项目，开始开展VLC的研究。
        进入2010年，随着VLC技术的研究逐渐深入，该领域被更多的人认识和接受，技术背后广泛的市场应用前景吸引了越来越多的国家、企业、学校和科研机构参与到VLC的技术研究中来。研究重点主要集中在如何更高速、更长距离地实现可见光传输，包括多载波调制技术和先进的数字信号均衡技术等[8, 9]，将VLC系统的容量提升了数十倍。相比之下，国内关于VLC技术的相关研究起步相对较晚。近几年来，复旦大学、清华大学、北京邮电大学、解放军信息工程学院和南昌大学等科研院校均启动相关研究工作， 并取得了不少成果。其中，关于可见光复用和多输入多输出（MIMO）技术开展多通道并行VLC方面的研究较少，起步更晚。
        在波分复用（WDM）方面，复旦大学利用红绿蓝黄-发光二极管（RGBY-LED）实现了最高8 Gb/s的传输速率，这是基于商用LED的最高传输速率[10]。在子载波复用（SCM）技术方面，复旦大学提出并实验证明了基于商用RGB-LED和荧光粉LED的新型全双工子载波复用-波分复用（SCM-WDM）系统，下行传输速率为575 Mb/s，上行传输速率为225 Mb/s[2]。在偏振复用（PDM）方面，文献[11]成功实现了2×2的可见光PDM系统，采用基于16进制的正交振幅调制（16QAM）高阶调制的单载波频域均衡（SC-FDE）调制技术提升频谱利用率，在传输距离为0.8 m条件下实现总速率1 Gb/s的PDM传输。
       在MIMO技术方面，可根据每个接收器接收到对应单个光源还是多个光源叠加的信息的不同，分为成像MIMO和非成像MIMO 2类。成像MIMO的每个发射和接收端是唯一对应的关系。因此，要求收发两端严格对准，硬件校准要求较高。该方法的优势在于无需额外的解复用算法。文献[12]提出2×2成像MIMO VLC系统，发射端采用2个RGB LED以及空间平衡编码（SBC），接收端采用集成PIN阵列进行接收，通过实验在2.5 m的距离上测得1.4 Gb/s的数据速率，验证了成像MIMO系统能够突破单个LED的带宽限制，并抵消二阶非线性失真。非成像MIMO则无需发射和接收端一一对准，但需采用MIMO解复用算法来实现叠加信号的分离。文献[13]通过实验研究了高速2×2非成像MIMO奈奎斯特单载波VLC系统，使用商用3 dB带宽为10 MHz的蓝色LED和带宽100 MHz的雪崩二极管（APD）分别作为发射器和接收器，最终在40 cm距离下实现了500 Mb/s的数据速率。
      据预测，未来十年VLC技术的提升将会逐渐弥补VLC和5G无线通信技术在性能上的差距。具体而言，到2024年，VLC技术可将当前5G提供的1 Gb/s室内短距离速率提高到20 Gb/s[14]。随之而来的是并行micro-LED和互补金属氧化物半导体（CMOS）驱动器的硬件升级以及用户复用技术，即系统由分立器件到阵列集成的硬件架构提升以及基于光束的波束成形技术[14]。到2026年左右，micro-LED等阵列器件工艺和空分复用等技术均有望达到技术成熟且成本低廉的水平[14]。结合未来室内大规模LED的全覆盖的照明需求，这与MIMO技术提高系统性能和传输速率的通信需求不谋而合，将极大推动VLC MIMO技术未来的发展。
        本文首先对VLC复用技术进行分类探讨，随后从成像MIMO和非成像MIMO的分类切入，归纳总结近年来VLC MIMO技术的研究成果和未来发展趋势。

4 结束语
       本文首先分析了VLC系统多维复用技术手段，包括WDM、SCM以及PDM技术，着重介绍了各种复用技术的原理。同时，针对VLC系统中的MIMO技术，分别介绍了2种MIMO技术，即成像MIMO和非成像MIMO技术。最后，分析了VLC MIMO与人工智能技术结合的相关成果，展望了该领域未来的发展前景。总体而言，VLC MIMO技术通过LED阵列发射和接收阵列接收，对于室内照明场景而言，不仅能够提高室内照明质量，而且能够提升VLC系统传输的通信速率和可靠性。瞄准未来覆盖室内网络应用等方面的应用深化VLC MIMO领域的研究，具有十分重要的意义。