移动通信面临的挑战及室内可见光通信研究成果

移动通信诞生于20世纪80年代初，之后大约每过10年，移动通信就会经历标志性的一代技术革新。诞生于20世纪80年代初的第一代（1G）模拟蜂窝式移动电话通信系统，采用频分多址（Frequency Division Multiple Access，FDMA）技术，是基本面向模拟电话的通信系统。1992年诞生了第二代蜂窝通信系统（2G），主要采用时分多址接入技术（Time Division Multiple Access，TDMA），全球移动通信系统（Global System for Mobile Communication，GSM）是被广泛使用的TDMA网络，能提供数字语音和低速数据业务，2G网络标志着移动通信技术从模拟走向了数字时代。2001年诞生了第三代数字移动通信技术（3G），它在支持更高带宽和数据速率的同时，能提供多媒体服务，以码分多址（Code Division Multiple Access，CDMA）作为多址接入技术，3G主流标准包括WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA。2011年 第三代移动通信合作伙伴计划（3GPP）发布了第四代宽带数据移动互联网通信技术（Long Term Evolution-Advanced，LTE-Advanced），其以正交频分多址（OFDMA）为技术核心，用户速率可达100Mb/s～1Gb/s，能够支持各种移动宽带数据业务。

随着各种行业和移动通信的融合，特别是移动互联网和物联网的发展，无线通信技术又迎来了新的挑战。移动通信用户数量有了显著增长，用户对于带宽的需求也在不断增长。下一代无线通信系统需要更大的通信容量以支持各种宽带无线业务，比如高清电视（4～20Mb/s）、移动视频电话、视频会议、高速网络接入和各种网络应用（达到100Mb/s）等。下一代无线通信的通信速率（峰值速率）将增大10倍，全球移动数据流量将增大500～1000倍[1]，[2]。通常，提高通信系统容量的方法主要包括增加可用带宽、提高无线传输链路的频谱效率和增加小区密度等，其中增加可用带宽往往是最直接、最有效的方法。为提升系统容量，需要更多的可用频谱，而现有的频谱资源远远不能满足需求。根据国际电联2015年世界无线电通信大会（WRC-15）的研究，频率在6GHz以下的可用频谱资源已非常稀缺，而更高频率的频谱资源较为丰富，能有效缓解频谱资源紧张的现状，因此对于6GHz以上频段频谱的开发和利用成为未来无线通信研究的热点内容。

另外，随着无线电频谱的日益拥挤，无线电波传输技术遭受电磁干扰（EMI）的问题日益严重。同时，开关电源和其他高频设备引起的干扰也在增加，特别是在医院和工业环境中，无线电系统的适用性已经受到这些问题的严重限制。一般的频率分配规则只能解决部分问题。现在每个系统设计时都必须要考虑EMI问题，所以未来的应用还需要探索新的波长范围。(www.xing528.com)

传统的接入网技术主要包括铜线接入、同轴电缆接入、宽带射频（Radio Frequency，RF）接入和光纤接入等，其中铜线/同轴电缆接入和基于RF的接入技术都受到频谱拥挤、数据速率较低和频谱许可昂贵等问题的制约，而光纤接入到户又有“最后一千米”的困境。容量的需求和频谱的短缺已经成为无线通信发展最为棘手的问题。