Šeštosios kartos (6G) komunikacijos era pasieks visą mobiliųjų ryšių tinklų aprėptį, apimančią oro, žemės ir povandeninę erdvę. Tikimasi, kad atsižvelgiant į ribotus radijo dažnio spektro išteklius, matomą šviesos ryšį (VLC), kaip papildomą belaidžio ryšio technologiją su radijo dažnio ryšiu, taps nepakeičiama 6G sistemos dalimi. Šiuo metu tiek vidaus VLC, tiek povandeninė VLC buvo išsamiai ištirti. Šviesos diodas (LED) tapo dažniausiai naudojamu šviesos šaltiniu vidaus VLC dėl savo aplinkos apsaugos ir ilgaamžiškumo bei dvigubos apšvietimo ir ryšio funkcijų. Tačiau šviesos diodų pralaidumas yra palyginti siauras, todėl kaip pagerinti spektrinį efektyvumą tapo raktas į patalpų VLC našumo gerinimą. Nors VLC neturi Doplerio poslinkio problemos, jis vis dar susiduria su daugialypės terpės išblukimo efekto, kurį sukelia skirtingi perdavimo keliai, iššūkis. Šiuo metu daugelis VLC sistemų pritaiko stačiakampio dažnio padalijimo multipleksavimo (OFDM) technologiją, skirtą spręsti daugialypės terpės efektus ir tarpsimbolo trukdžius. Tačiau „OFDM“ technologijai reikia įterpti kilpos priešdėlį (CP) prieš kiekvieną simbolį, kuris ne tik padidina „kadro“ ilgį, bet ir sumažina kiekviename kadre turimų vartotojų duomenų kiekį, o tai galiausiai sumažina bendrą VLC sistemos talpą.
Stačiakampė laiko ir dažnio erdvė
Ortogonalinė laiko ir dažnio erdvės (OTFS) moduliacija gali padidinti daugialypės terpės sklidimo gebėjimą ir patikimumą, pasinaudojant stačiakampėmis laiko ir dažnio ypatybėmis. Tyrimai parodė, kad OTFS turi geresnį jautrumą nei OFDM moduliacija tuo pačiu spektriniu efektyvumu, o OTFS nereikia pridėti ciklinio priešdėlio (CP) prieš kiekvieną simbolį, o tai reiškia, kad OTFS moduliacijos taikymas VLC sistemose gali suteikti geresnį našumą nei OFDM. Naudojant OTFS moduliacijos pranašumus, galima efektyviai pagerinti vidaus VLC spektrinį efektyvumą ir perdavimo greitį. Tačiau buvo pažymėta, kad kai ciklinių priešdėlių (CP) skaičius yra nepakankamas, OTF sukels rimtą tarpsimbolo trukdymą apdorojant matomą daugialypės terpės sklidimą, o tai turės didelę įtaką VLC komunikacijos kokybei.
VLC kanalo įvertinimo ir išlyginimo technologija pagal OTFS moduliaciją
Siekiant dar labiau pagerinti vidaus VLC perdavimo greitį ir ryšių kokybę, aptariama VLC kanalo įvertinimo ir išlyginimo technologija pagal OTFS moduliaciją, siekiant sumažinti neigiamą tarpsimbolo trukdžių poveikį. Mažiausias kvadratų (LS) įvertinimas ir mažiausias vidurkio kvadrato paklaidų (MMSE) įvertinimas yra du dažniausiai naudojami OTFS kanalo įvertinimo metodai. Tarp jų LS įvertinimo tikslumas yra mažas, o tai negali patenkinti vidaus VLC kanalo įvertinimo poreikio. Nors MMSE įvertinimas yra didelis tikslumas, apskaičiuoti yra brangu, nes tai apima daugybę sudėtingų matricos inversijos operacijų, ir reikalauja tam tikros ankstesnės kanalo informacijos, tokios kaip kanalo triukšmo dispersija, kurią sunku tiksliai gauti vidaus VLC aplinkoje. Pastaraisiais metais kai kurie tyrimai pasiūlė OTFS kanalo įvertinimo algoritmus, pagrįstus transformacijos domeno pagrindų funkcija ir mokomais OTFS kanalų įvertinimo algoritmais. Šie du metodai padarė pažangą gerinant OTFS kanalo įvertinimo tikslumą ir sumažinant skaičiavimo sudėtingumą, tačiau paprastai jiems reikia pridėti papildomų bandomųjų signalų OTFS sistemoje. Tam reikia ne tik projektuoti specialią rėmo struktūrą, bet ir sumažinti vidaus VLC duomenų perdavimo greitį.
OTFS moduliacija naudojama siekiant pagerinti patalpų VLC greitį ir patikimumą, o „ResCNN“ siūlomas tiksliai įvertinti ir išlyginti VLC daugiakrierės kanalą, kuris efektyviai kompensuoja „Intersimbol“ trukdžių įtaką VLC veikimui. Kai signalo perdavimo atstumas yra 1 m, o perdavimo greitis yra atitinkamai 512 MB/s, 768 MB/s, 1 gb/s ir 1,5 gb/s, RESCNN įvertintas bitų klaidų lygis yra mažesnis nei 3,8 × 10−3. Kanalo įvertinimo metodas šiame darbe nereikia padidinti ciklinio priešdėlio kodavimo ir bandomojo dažnio. Likęs konvoliucinis nervų tinklas yra mokomas per treniruočių sekas neprisijungus. Todėl šiuo metodu garantuojama VLC sistemos talpa. Tačiau siūlomas metodas taikomas tik statiniams scenarijams ir statiniams kanalams. Ateityje bus ištirtas OTFS vidaus VLC kanalo įvertinimas ir išlyginimas mobiliesiems scenarijams, o siūlomo metodo taikymo diapazonas bus išplėstas, kad jis būtų didesnis 6G mobiliojo ryšio vertėje.