Η εποχή επικοινωνίας της έκτης γενιάς (6G) θα επιτύχει την πλήρη κάλυψη των δικτύων κινητής επικοινωνίας, καλύπτοντας τον αέρα, το έδαφος και τον υποβρύχιο χώρο. Λόγω των πόρων περιορισμένου φάσματος της ραδιοσυχνότητας, η ορατή επικοινωνία φωτός (VLC), ως συμπληρωματική τεχνολογία ασύρματης επικοινωνίας με επικοινωνία με ραδιοσυχνότητα, αναμένεται να γίνει ένα απαραίτητο μέρος του συστήματος 6G. Επί του παρόντος, τόσο το εσωτερικό VLC όσο και το υποβρύχιο VLC έχουν μελετηθεί εκτενώς. Η δίοδος εκπομπής φωτός (LED) έχει γίνει η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη πηγή φωτός στην εσωτερική VLC λόγω της προστασίας και της ανθεκτικότητας του περιβάλλοντος και των διπλών λειτουργιών του φωτισμού και της επικοινωνίας. Ωστόσο, το εύρος ζώνης των LED είναι σχετικά στενό, οπότε ο τρόπος βελτίωσης της φασματικής απόδοσης έχει γίνει το κλειδί για τη βελτίωση της εσωτερικής απόδοσης VLC. Παρόλο που το VLC δεν έχει το πρόβλημα της μετατόπισης του Doppler, εξακολουθεί να αντιμετωπίζει την πρόκληση του φαινόμενου ξεθωριασμού πολλαπλών διαδρομών που προκαλείται από διαφορετικές διαδρομές μετάδοσης. Επί του παρόντος, πολλά συστήματα VLC υιοθετούν τεχνολογία πολυπλεξίας διαίρεσης ορθογώνιας συχνότητας (OFDM) για την αντιμετώπιση των επιδράσεων πολλαπλών διαδρομών και της παρεμβολής διασταύρωσης. Ωστόσο, η τεχνολογία OFDM απαιτεί την εισαγωγή ενός προθέματος βρόχου (CP) πριν από κάθε σύμβολο, το οποίο όχι μόνο αυξάνει το μήκος του «πλαισίου», αλλά επίσης μειώνει την ποσότητα των δεδομένων χρήστη που είναι διαθέσιμα σε κάθε πλαίσιο, οδηγώντας τελικά σε μείωση του Συνολική χωρητικότητα του συστήματος VLC.
Ορθογώνιος χώρος χρονικής συχνότητας
Η διαμόρφωση του ορθογώνιου χώρου-συχνότητας (OTFS) μπορεί να ενισχύσει την ικανότητα και την αξιοπιστία της διάδοσης πολλαπλών διαδρομών, αξιοποιώντας τα ορθογώνια χαρακτηριστικά του χρόνου και της συχνότητας. Μελέτες έχουν δείξει ότι το OTFS έχει καλύτερη ευαισθησία λήψης από τη διαμόρφωση OFDM στην ίδια φασματική απόδοση και το OTFS δεν χρειάζεται να προσθέσει ένα κυκλικό πρόθεμα (CP) πριν από κάθε σύμβολο, πράγμα που σημαίνει ότι η εφαρμογή της διαμόρφωσης OTFS σε συστήματα VLC μπορεί να φέρει καλύτερη απόδοση από το Ofdm. Χρησιμοποιώντας τα πλεονεκτήματα της διαμόρφωσης OTFS, η φασματική απόδοση και η ταχύτητα μετάδοσης του εσωτερικού VLC μπορεί να βελτιωθεί αποτελεσματικά. Ωστόσο, έχει επισημανθεί ότι όταν ο αριθμός των κυκλικών προθέσεων (CP) είναι ανεπαρκής, τα OTFs θα προκαλέσουν σοβαρές παρεμβολές διασταυρώσεων κατά την επεξεργασία ορατή διάδοση πολλαπλών διαδρομών, η οποία θα επηρεάσει σημαντικά την ποιότητα επικοινωνίας του VLC.
Τεχνολογία εκτίμησης και εξισορρόπησης καναλιού VLC υπό τη διαμόρφωση του OTFS
Προκειμένου να βελτιωθεί περαιτέρω ο ρυθμός μετάδοσης και η ποιότητα της επικοινωνίας του εσωτερικού VLC, η τεχνολογία εκτίμησης και εξισορρόπησης του καναλιού VLC υπό τη διαμόρφωση του OTFS συζητείται για τη μείωση του αρνητικού αντίκτυπου της παρεμβολής της intersymbol. Η εκτίμηση των ελάχιστων τετραγώνων (LS) και η ελάχιστη μέση εκτίμηση τετραγωνικού σφάλματος (MMSE) είναι δύο κοινώς χρησιμοποιούμενες μεθόδους για την εκτίμηση του καναλιού OTFS. Μεταξύ αυτών, η ακρίβεια της εκτίμησης LS είναι χαμηλή, η οποία δεν μπορεί να ανταποκριθεί στη ζήτηση της εκτίμησης του καναλιού εσωτερικού χώρου VLC. Παρόλο που η εκτίμηση MMSE έχει υψηλή ακρίβεια, είναι δαπανηρό να υπολογιστεί επειδή περιλαμβάνει μεγάλο αριθμό πολύπλοκων λειτουργιών αναστροφής μήτρας και απαιτεί ορισμένες προηγούμενες πληροφορίες καναλιών, όπως η διακύμανση του θορύβου του καναλιού, η οποία είναι δύσκολο να ληφθεί με ακρίβεια στο εσωτερικό περιβάλλον VLC. Τα τελευταία χρόνια, ορισμένες έρευνες πρότειναν αλγόριθμους εκτίμησης καναλιών OTFS με βάση τη λειτουργία της βάσης του τομέα μετασχηματισμού και τους αλγόριθμους εκτίμησης καναλιών OTFS που βασίζονται σε μαθήματα. Αυτές οι δύο μέθοδοι έχουν σημειώσει πρόοδο στη βελτίωση της ακρίβειας της εκτίμησης του καναλιού OTFS και της μείωσης της υπολογιστικής πολυπλοκότητας αντίστοιχα, αλλά συνήθως πρέπει να προσθέσουν πρόσθετα πιλοτικά σήματα στο σύστημα OTFS. Αυτό όχι μόνο απαιτεί το σχεδιασμό μιας ειδικής δομής πλαισίου, αλλά επίσης οδηγεί σε μείωση του ρυθμού μετάδοσης δεδομένων του εσωτερικού VLC.
Η διαμόρφωση OTFS χρησιμοποιείται για τη βελτίωση του ρυθμού και της αξιοπιστίας του εσωτερικού VLC και η RescNN προτείνεται να εκτιμηθεί με ακρίβεια και να εξισορροπήσει το κανάλι πολλαπλών μεταφορέων VLC, το οποίο αντισταθμίζει αποτελεσματικά την επίδραση της παρεμβολής της διασταυρώσεως στην απόδοση VLC. Όταν η απόσταση μετάδοσης του σήματος είναι 1 m και ο ρυθμός μετάδοσης είναι 512 MB/s, 768 MB/s, 1 GB/s και 1,5 GB/s, αντίστοιχα, ο ρυθμός σφάλματος BIT που εκτιμάται από το Rescnn είναι χαμηλότερο από 3,8 × 10−3. Η μέθοδος εκτίμησης του καναλιού σε αυτό το έγγραφο δεν χρειάζεται να αυξήσει την κωδικοποίηση κυκλικού προθέματος και την πιλοτική συχνότητα. Το υπολειπόμενο Neaural Network του υπολειμματικού συνελικτικού διευθύνεται μέσω ακολουθιών κατάρτισης στο στάδιο εκτός σύνδεσης και απαιτούνται μόνο ένας μικρός αριθμός ακολουθιών κατάρτισης για την ολοκλήρωση της εκτίμησης του καναλιού στο online στάδιο. Επομένως, η χωρητικότητα του συστήματος του VLC είναι εγγυημένη με αυτή τη μέθοδο. Ωστόσο, η προτεινόμενη μέθοδος ισχύει μόνο για στατικά σενάρια και στατικά κανάλια. Στο μέλλον, θα μελετηθεί η εκτίμηση του καναλιού και η εξισορρόπηση του εσωτερικού VLC του OTFS σε κινητά σενάρια και το εύρος εφαρμογής της προτεινόμενης μεθόδου θα επεκταθεί για να καταστεί μεγαλύτερη αξία σε 6G κινητής επικοινωνίας.