综述：基于LED的室内可见光通信二十年发展研究

这篇综述系统梳理了LED可见光通信(VLC)技术二十年发展历程，聚焦其在室内无线通信领域的突破性进展。文章详细对比了VLC与射频(RF)、红外(IR)技术的优势，剖析了磷光转换LED(P-LED)、RGB LED、μ-LED等光源特性，探讨了OOK、OFDM、CSK等调制方案，并针对带宽限制、噪声干扰等挑战提出光学波束成形(OB)、均衡技术等解决方案。特别强调了VLC在医疗电磁敏感区域(EMI-restricted zones)、物联网(IoT)和Li-Fi等生命健康领域的应用潜力，为下一代6G通信提供绿色高效的技术路径。

　　在无线通信技术飞速发展的今天，基于LED的可见光通信(VLC)因其独特的优势正成为研究热点。这项技术巧妙地将照明与数据传输合二为一，开辟了室内无线通信的新纪元。

VLC的崛起源于多重优势：其可见光谱带宽高达400-780THz，是RF频谱的千倍以上，且无需授权即可使用。更令人振奋的是，VLC完全规避了电磁干扰(EMI)，使其成为医院、航空器等敏感区域的理想选择。研究显示，LED作为光源兼具高能效（130lm/W）和长寿命特性，预计到2030年可降低50%的照明能耗。

技术核心在于LED器件的突破。磷光转换LED(P-LED)成本低廉但带宽仅5MHz，而RGB LED通过三基色混合实现20MHz带宽，μ-LED阵列更将带宽推至300MHz以上。接收端创新同样精彩：PIN光电二极管(PD)因低成本广受青睐，而雪崩光电二极管(APD)则在弱光环境下展现优势。太阳能电池接收方案的出现，更实现了无源能量采集与通信的完美结合。

调制技术演进堪称一场智能革命。单载波调制中，开关键控(OOK)简单直接，脉冲位置调制(PPM)则通过时隙编码提升能效。多载波调制领域，正交频分复用(OFDM)技术通过子载波正交分配，将传输速率推至3.4Gb/s。色彩域调制(Color-Shift Keying)则创新性地利用CIE1931色度图实现数据编码，为显示-通信一体化开辟新途径。

面对实际应用挑战，研究者们提出了系列创新方案：蓝光滤波技术有效抑制磷光延迟效应，使系统带宽提升6.47dB；光学波束成形(OB)通过空间光调制器将SNRdB；接收平面倾斜算法将室内角落的SNR从6.23dB提升至11.92dB。在医疗等特殊场景中，VLC的固有安全性使其成为替代RF的理想选择——实验证明，在飞机舱内采用定向LED阵列可实现8bps/Hz的频谱效率。

应用前景令人振奋：Li-Fi技术已实现1Gb/s的ASIC收发器；基于CMOS图像传感器的室内定位精度达亚米级；"Li-Tect"系统通过阴影分析实现非侵入式3D姿态监测。在物联网(IoT)领域，VLC凭借免授权频谱和超高密度连接特性，有望解决5G网络的海量设备接入难题。

随着6G时代的临近，VLC技术正与RF通信形成互补。混合VLC/RF系统通过智能切换机制，在保持EMI安全性的同时实现无缝覆盖。未来，通过量子点LED(Q-LED)和有机LED(OLED)等新材料突破，VLC有望在生物传感、智能医疗等领域绽放异彩，真正实现"光联万物"的愿景。