1.7.1 技术优势
利用LED快速的“开-关”响应特性可以将数据信息加载在光功率（强度）上。相比于RF通信，调制光强度比较简单且成本较低，其优点主要体现在以下几个方面：
（1）丰富的频带资源。随着对高速无线业务需求的增加，无线频谱资源日趋紧张，可见光通信可以提供自由使用的超过400THz的通信带宽，至少是RF通信带宽资源的1000倍。
（2）绿色环保。常用于空间光通信的红外光LED和激光器具有很小的光发射角，容易对人皮肤或者角膜产生伤害。照明用LED发射的是与自然光相似的非相干可见光信号，可以保持较高的光发射功率而不会对人体健康产生影响。
（3）良好的泛在性。VLC发送端可以集成在照明设施上，有LED照明的地方即可实现通信，具有良好的泛在属性。接收端的光电检测、模数转换和信号处理单元可以集成在手持设备上，非常易于安装。另外，VLC可潜在与电力线载波相结合，可实现对照明设施的深度利用。
（4）低成本。VLC系统只需要在普通的照明设备上加载调制电路即可实现，LED相关设备的成本也在不断降低。
（5）无电磁干扰。VLC系统的光信号与RF通信电信号之间无电磁干扰，VLC非常适合应用在对电磁干扰（EMI）敏感的区域，如医院、机场和石油化工行业等。
（6）安全保密。在RF通信中，由于电磁波传输的开放性和穿透性，容易造成信息泄露。而VLC的光信号无法穿透墙壁，具有良好的保密性，并且还易于在临近房间实现同频复用。
1.7.2 技术挑战(www.xing528.com)
目前，VLC正在从实验室研究走向实际应用，不难预见，未来其在各领域的应用前景将不可估量。但是作为一种新兴的无线通信技术，VLC还面临以下主要技术挑战：
（1）可见光通信信道模型是分析和设计可见光通信系统的基础。但已有研究大都是借鉴室内红外光通信信道模型，而可见光通信信道模型的建立和测量尚处于探索阶段，还没有公认的可见光通信信道模型[27]。
（2）VLC系统存在的非线性特性严重影响了系统性能，其中LED的非线性特性是系统非线性影响产生的主要来源。LED光电转换的非线性效应会显著降低系统性能，主要表现在恶化 VLC系统的误差向量幅度（EVM）和误码率[28]-[30]。因此，必须要优化LED有限的动态范围内的时域信号，使非线性信号畸变最小，系统容量最大化。
（3）磷光LED具有较低的成本和复杂度，以及更好的智能照明兼容性，在业界应用最广。但由于黄色涂覆层响应时间较慢，在接收端还需要滤掉黄光才能获得载荷信息的蓝光，所以相对于可见光中心波长，磷光LED的电调制带宽较小[31]，导致VLC系统的频带利用率较小，限制了系统通信容量的提高。此外，OFDM对频率偏差和相位噪声十分敏感，非线性会导致明显的带外辐射、带内失真等，并造成载波间干扰。
（4）由于LED是非相干光源，VLC一般采用IM/DD技术，光信号的相位信息丢失，只有强度包含信息。光信号在室内自由空间传播时，经过不同路径到达PD，必然存在光程差，从而引起多径效应。另外，大气随机信道引起的光色散效应会导致光脉冲在时间上延伸展宽。这些因素都可能造成符号间干扰（Inter-Symbol Interference，ISI），当系统传输符号速率较大时，符号间干扰会严重影响信号的传输质量，限制系统容量的提高[32]。
（5）IM/DD系统接收光信号容易受到背景光的干扰。背景噪声和干扰主要来自自然光源和人工光源。自然光干扰源主要是太阳，而人工光干扰源主要包括照明用的白炽灯、荧光灯和各种指示灯等。日光和白炽灯属于非调制光源，在光检测器端表现为一个恒定的光功率输入。随着每天时间的变化，照射进室内的日光的光强也会随着起伏，但是这个过程相对于通信速率来说非常缓慢，因此也可以近似认为一个恒定的光功率输入到光检测器。这种非调制光源对通信而言带来的问题主要是使得光检测器饱和，以及带来散粒噪声[33]。除了这种稳定光源外，人工光源的影响也不可忽视，干扰主要表现为低频周期性信号干扰，比如，日常照明的荧光灯其光谱范围从可见光一直延伸到红外波段，包含了高达几万赫兹的谐波能量，如此高的频率将对可见光通信造成很大的影响。
（6）VLC系统上行链路的设计是可见光通信的重要挑战之一，目前主要有射频上行和光波上行两种方案。射频上行以 WiFi（Wireless-Fidelity）为典型方案，通过VLC与WiFi组成异构网络。但是射频上行会产生电磁干扰，无法应用于电磁敏感环境，还会减弱VLC通信的保密性[34]。光波上行包括红外和可见光上行。红外LED存在调制带宽窄、数据率较低、发射功率半角小、光束较为集中等缺点，而且需要进行瞄准，将发射功率限制在人眼安全范围内。而可见光上行系统实现难度大，上行时不需要提供照明，但需要瞄准上行接收器，这会限制终端的移动性，而且使移动终端设备的耗电量增大。另外，上行可见光会对人产生视觉干扰，因此利用可见光作为上行链路只能用于某些特殊场景。
目前，VLC所面临的技术挑战限制了其发展和应用，不可能完全取代现行的RF通信技术，但其潜在的技术优势，被认为是具有巨大应用前景的与RF通信的互补技术。如何充分利用VLC的优势，克服不利因素以提升VLC通信的性能，已成为现今研究的热点。
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
