Kỷ nguyên giao tiếp thế hệ thứ sáu (6G) sẽ đạt được toàn bộ phạm vi của các mạng truyền thông di động, bao gồm không khí, mặt đất và không gian dưới nước. Theo quan điểm của các tài nguyên phổ hạn chế của tần số vô tuyến, giao tiếp ánh sáng có thể nhìn thấy (VLC), như một công nghệ truyền thông không dây bổ sung với giao tiếp tần số vô tuyến, dự kiến sẽ trở thành một phần không thể thiếu của hệ thống 6G. Hiện tại, cả VLC trong nhà và VLC dưới nước đã được nghiên cứu rộng rãi. Diode phát sáng (LED) đã trở thành nguồn sáng được sử dụng phổ biến nhất trong VLC trong nhà vì bảo vệ môi trường và độ bền của nó, và các chức năng kép của ánh sáng và giao tiếp. Tuy nhiên, băng thông của đèn LED tương đối hẹp, vì vậy làm thế nào để cải thiện hiệu quả quang phổ đã trở thành chìa khóa để cải thiện hiệu suất VLC trong nhà. Mặc dù VLC không có vấn đề về sự thay đổi Doppler, nhưng nó vẫn phải đối mặt với thách thức của hiệu ứng mờ đa dạng gây ra bởi các đường dẫn truyền khác nhau. Hiện tại, nhiều hệ thống VLC áp dụng công nghệ ghép kênh phân chia tần số trực giao (OFDM) để đối phó với các hiệu ứng đa đường và nhiễu giao nhau. Tuy nhiên, công nghệ OFDM yêu cầu chèn tiền tố vòng (CP) trước mỗi ký hiệu, không chỉ tăng độ dài của 'khung' mà còn làm giảm lượng dữ liệu người dùng có sẵn trong mỗi khung, cuối cùng dẫn đến giảm Tổng công suất của hệ thống VLC.
Không gian tần số thời gian trực giao
Điều chế không gian tần số thời gian trực giao (OTFS) có thể tăng cường khả năng và độ tin cậy của sự lan truyền đa đường bằng cách tận dụng các đặc điểm trực giao của thời gian và tần suất. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng OTF có độ nhạy nhận tốt hơn so với điều chế OFDM ở cùng hiệu suất phổ và OTF không cần thêm tiền tố tuần hoàn (CP) trước mỗi biểu tượng, có nghĩa là việc áp dụng điều chế OTFS trong các hệ thống VLC có thể mang lại hiệu suất tốt hơn hơn OFDM. Sử dụng các lợi thế của điều chế OTFS, hiệu suất phổ và tốc độ truyền của VLC trong nhà có thể được cải thiện một cách hiệu quả. Tuy nhiên, người ta đã chỉ ra rằng khi số lượng tiền tố tuần hoàn (CP) là không đủ, OTF sẽ gây ra sự can thiệp nghiêm trọng khi quá trình lan truyền đa biến có thể nhìn thấy, điều này sẽ ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng giao tiếp của VLC.
Ước tính kênh VLC và công nghệ cân bằng theo điều chế OTFS
Để cải thiện hơn nữa tốc độ truyền và chất lượng giao tiếp của VLC trong nhà, ước tính kênh VLC và công nghệ cân bằng theo điều chế OTFS được thảo luận để giảm tác động tiêu cực của nhiễu giao nhau. Ước tính bình phương nhỏ nhất (LS) và ước tính lỗi bình phương trung bình nhất (MMSE) là hai phương pháp thường được sử dụng để ước tính kênh OTFS. Trong số đó, độ chính xác của ước tính LS là thấp, không thể đáp ứng nhu cầu ước tính kênh VLC trong nhà. Mặc dù ước tính MMSE có độ chính xác cao, nhưng rất tốn kém khi tính toán vì nó liên quan đến một số lượng lớn các hoạt động đảo ngược ma trận phức tạp và yêu cầu một số thông tin trước kênh, chẳng hạn như phương sai nhiễu kênh, rất khó để có được chính xác trong môi trường VLC trong nhà. Trong những năm gần đây, một số nghiên cứu đã đề xuất các thuật toán ước tính kênh OTFS dựa trên chức năng cơ sở miền biến đổi và các thuật toán ước tính kênh OTFS dựa trên học tập. Hai phương pháp này đã đạt được tiến bộ trong việc cải thiện độ chính xác của ước tính kênh OTFS và giảm độ phức tạp tính toán tương ứng, nhưng chúng thường cần thêm tín hiệu thí điểm trong hệ thống OTFS. Điều này không chỉ yêu cầu thiết kế cấu trúc khung đặc biệt, mà còn dẫn đến giảm tốc độ truyền dữ liệu của VLC trong nhà.
Điều chế OTFS được sử dụng để cải thiện tốc độ và độ tin cậy của VLC trong nhà, và RESCNN được đề xuất để ước tính chính xác và cân bằng kênh đa vận chuyển VLC, trong đó bù đắp hiệu quả ảnh hưởng của nhiễu xen kẽ đối với hiệu suất VLC. Khi khoảng cách truyền tín hiệu là 1 m và tốc độ truyền lần lượt là 512 Mb/s, 768 Mb/s, 1 Gb/s và 1,5 GB/s−3. Phương pháp ước tính kênh trong bài báo này không cần phải tăng mã tiền tố theo chu kỳ và tần số thí điểm. Mạng thần kinh tích chập còn lại được đào tạo thông qua các chuỗi đào tạo trong giai đoạn ngoại tuyến và chỉ cần một số lượng nhỏ các chuỗi đào tạo để hoàn thành ước tính kênh trong giai đoạn trực tuyến. Do đó, dung lượng hệ thống của VLC được đảm bảo bằng phương pháp này. Tuy nhiên, phương pháp đề xuất chỉ áp dụng cho các kịch bản tĩnh và các kênh tĩnh. Trong tương lai, việc ước tính kênh và cân bằng VLC trong nhà OTFS trong các kịch bản di động sẽ được nghiên cứu và phạm vi ứng dụng của phương pháp được đề xuất sẽ được mở rộng để làm cho nó có giá trị lớn hơn trong giao tiếp di động 6G.