本白皮书由中国移动通信有限公司研究院联合复旦大学、北京邮电大学、东南大学等高校合作团队共同编制，系统探讨了可见光通信（VLC）在6G中的潜在应用场景、关键技术研究方向及面临的挑战。 一、可见光通信概述

可见光通信（Visible Light Communication, VLC）利用LED等可见光光源发出肉眼难以分辨的高速明暗变化的光信号来传输信息，是一种照明通信一体化的无线通信方式。可见光通常指频段380~790THz（波长380~790nm）的电磁波，拥有约400THz的候选频谱，具有大带宽的特点，是未来移动通信系统的潜在补充。

VLC的优势主要包括：
1) 频谱丰富：传统无线通信可用频谱仅约300MHz，而可见光候选频谱带宽近400THz，可有效解决频谱资源紧张问题
2) 部署简单：发射与接收器件可基于成熟的照明、显示等产业器件升级改造，结合照明需求实现低成本超密集部署
3) 绿色节能：兼具照明与通信功能，低功耗高能效，符合节能减排战略
4) 电磁免疫：可见光与射频信号互不干扰，适用于飞机、医院、工业控制等电磁敏感领域

同时VLC也存在短板：可见光易受阻挡、传播损耗大，且现有商用可见光器件带宽较低，目前主要应用于短距离中低速率通信场景。 二、应用场景与需求

移动通信场景：
? 热点高容量场景：交通枢纽、商场、体育场等，需解决光波束追踪、光噪声消除等问题
? 小型室内场景：个人房间、小型办公室等，挑战在于谱效提升和资源调度优化

垂直行业通信场景：
? 交通照明融合场景：利用交通系统中现有光源进行通信，兼具定位功能，可实现智能交通管理
? 电磁严苛场景：医院、工厂、飞机等对电磁功率有严格限制的场所

通信指标目标：调制带宽5GHz、峰值速率50Gbps、覆盖距离>5m、流量密度>100Mbps/m? 三、关键技术挑战

1. 信道建模：可见光频段远高于微波频段，无法沿用现有移动信道模型。需考虑频率升高带来的传播损耗加剧、原子吸收效应、光信号绕射能力降低等问题。LOS传播为主、NLOS为辅的特点导致角度扩展和时延扩展大幅降低。

2. 材料与器件：商用LED的3dB带宽普遍小于100MHz，远无法满足6G需求；LD虽可达1GHz以上但存在人眼安全风险。接收端PIN灵敏度有限，APD噪声放大问题突出。

3. 空口传输：需选择合适调制方案（OOK、OFDM等），解决高阶调制的信噪比需求、非线性和空间位置变化等问题。VLC-MIMO通过空间复用提高通信速率，但光接收器尺寸远大于波长导致信道空间相关性大。

4. 组网：可见光接入点密度高，传统蜂窝架构存在切换频繁、频谱效率低等问题。需实现可见光与射频通信的融合组网。 四、关键技术方向

光源器件发展路线：
? 多色LED（RGB三色芯片）：技术成熟，波分复用可大幅提升信道容量，适合初期重点研究
? Micro-LED：有源区面积小，载流子电流密度高，可实现高基础带宽，是未来重点关注方向
? SLD（超辐射管）：介于LED和LD之间，带宽特性理想，宽光谱、低噪声、高效率
? LD（激光二极管）：调制带宽可达2.6GHz，但需解决人眼安全和耦合对准问题

探测器件：InGaN基探测器带隙可调，可实现可见光全波段探测，零偏压自驱动方案可实现极低功耗。

传输技术：均衡技术使整个带宽频率响应一致；比特能量加载技术通过子频带最优调制阶数实现容量最大化；VLC-MIMO的空间解相关算法是关键攻关方向。

组网技术：无线光融合组网（可见光与射频协同）和可见光超密集组网是两大核心方向，需解决前传/回传需求和移动性管理等问题。 五、总结与展望

可见光通信依托其巨大的频谱潜力（400THz），成为6G关键候选技术之一，有望助力6G网络在用户体验速率、峰值速率、流量密度、网络能效和定位精度等方面的有效提升。面向2030年及未来，需要在核心器件、空口传输、信道建模和融合组网等方面持续突破，实现可见光通信与移动蜂窝网络的深度融合。