引用本文:

徐文艳,于宏毅,杨 森,等:可见光网络以用户为中心的协作传输技术探讨[J]. 光通信技术,2019,43(8):16-20.

可见光网络以用户为中心的协作传输技术探讨

徐文艳,于宏毅,杨 森,段田东

(战略支援部队 信息工程大学,郑州 450001)

【下载PDF全文】 【下载Word】

摘要:无线通信业务需求不断增长,通信频谱逐步从传统射频频段扩展到光无线领域。为提高用户体验,针对可见光通信(VLC)系统,设计以用户为中心的协作传输方式。以用户为中心概念在以小单元场景为设计理念的5G时代具有重要意义。针对全新的以用户为中心设计理念进行阐述,描述VLC网络中以用户为中心的虚拟小区特点以及形成过程,结合可见光独有的特点,介绍了多用户处理技术、信道估计和网络资源管理等关键技术。这种新的传输方式能够为用户提供网随人动的服务,提升用户的峰值速率和边缘用户性能。

关键词:可见光通信;以用户为中心;协作传输

中图分类号:TN929.12 文献标志码:文章编号:1002-5561(2019)08-0016-05

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2019.08.004

0 引言
       近年来,可见光通信(VLC)迅速发展,其优点包括:泛在的照明基础设施、无授权的频谱、大带宽高功率和绿色能源等[1]。除了多重优势外,VLC系统也存在一些潜在的缺点,例如:由于光主要是视线传播, VLC网络在非视线场景中表现很差;VLC网络在目前的技术水平上无法提供方便的上行链路覆盖;在VLC网络中,与蜂窝射频网络相比,每个光接入点(AP)仅照亮一个小的受限单元。当用户随机分布时,室内VLC网络中的每个用户在特定位置可能会接收到来自多个APs的视距信号,这些信号相互叠加,小区间边缘干扰严重,会对用户的正常通信造成干扰;此外,用户在室内移动时,频繁的切换会增加移动管理开销。这些都导致用户服务质量(QoS)显著降低。
       针对上述问题,CUIHUA P等人提出了以用户为中心的设计虚拟小区的理念[2],网络允许每个用户根据其QoS要求和信道条件,以协调的方式选择几个首选的APs进行传输。由于智能手机普及使用,移动云计算也逐步兴起,以用户为中心的设计并利用用户终端地理位置的变化以及多样化的服务需求,用户终端参与光虚拟小区规划、资源管理、移动性控制、服务提供和信号处理等工作,终端不再是简单的终点,而是作为网络中的一个元素积极参与进来。因此,以用户为中心的设计理念可能成为5G时代颠覆性技术之一。

3 结束语
       本文介绍了VLC系统中以用户为中心的设计理念,它允许网络通过多点协作传输的方式为用户定制一个“网随人动”的虚拟小区,可以大幅提高用户体验。对于这种以用户为中心的网络,由于来自不同虚拟小区的多个用户需求冲突,且VLC比RF有独有的特性,在多用户信号处理、信道估计和资源分配等方面会遇到很多挑战。作为新一代绿色通信最具潜力的研究方向之一,以用户为中心的网络协作传输技术已经引起国内外广泛关注,并有相关初步研究成果。但是考虑到VLC系统中的实际情况,仍然存在着具有挑战性的关键技术,有待深入、系统研究。在VLC现实条件的约束下,探索多种因素与系统容量之间的关系,拓展非理想信道状态下高效传输理论方法的研究。在这种以用户为中心的新型设计理念下,有效设计VLC系统中复杂度低的预编码优化矩阵、合理分配训练资源、降低下行信道训练开销,进而设计协作传输时的动态资源分配方案,极具理论研究意义和实际应用价值。