Physical Layer Security for Visible Light Communication Systems: A Survey
由于高数据速率服务的急剧增加，并且为了满足第五代（5G）网络的需求，来自学术界和工业界的研究人员正在探索先进的传输技术、新的网络架构和新的频谱（诸如可见光谱）。可见光通信（VLC）是一种新兴技术，已被引入作为5G及以后的有前途的解决方案。尽管VLC系统更不受干扰，并且由于光不穿透墙壁而不易受到安全漏洞的影响，但与光纤系统相比，VLC信道由于其开放和广播性质而自然出现安全问题。此外，由于VLC被认为是5G的一项使能技术，而安全性是5G的基本要求之一，因此安全问题应在VLC环境中仔细处理和解决。另一方面，由于物理层安全性（PLS）在提高射频（RF）无线网络的安全性方面取得了成功，因此将此类PLS技术扩展到VLC系统引起了人们的极大兴趣。只有两个调查文件在VLC的安全性已在文献中发表。然而，从信息论和信号处理的角度对偏最小二乘估计在变长控制中的应用还缺乏一个比较统一的综述。本文涵盖了VLC PLS的几乎所有方面，包括不同的信道模型，输入分布，网络配置，预编码/信令策略，保密容量和信息速率。此外，我们提出了一些及时和开放的研究方向PLS-VLC系统，包括基于测量的室内和室外信道模型的应用，将用户移动性和设备定向到信道模型，并结合VLC和RF系统，以实现这些技术的潜力。
2019-05-27 eess.SP
Vehicular Visible Light Communications Noise Analysis and Autoencoder Based Denoising
Koc University（科奇大学）
车辆可见光通信（V-VLC）是一种利用发光二极管（LED）进行车辆到车辆（V2 V）和车辆到基础设施（V2 I）通信的有前途的智能交通系统（ITS）技术。影响V-VLC系统性能的主要因素是噪声。与传统的基于射频（RF）的系统不同，V-VLC系统包括许多噪声源：太阳辐射、来自车辆、街道、停车场和隧道灯的背景照明。传统的V-VLC系统噪声建模是基于以散粒和热噪声形式存在的加性高斯白噪声假设。在本文中，调查的时间相关和白噪声分量的V-VLC通道，我们提出了一种基于Allan方差（AVAR），它提供了一种时间序列分析方法来识别噪声的数据的噪声分析。我们还提出了一个广义维纳过程为基础的V-VLC信道噪声合成方法来产生不同的噪声分量。我们进一步提出了一种基于卷积自动编码器（CAE）的去噪方案，以减少V-VLC信号噪声，实现重建均方根误差（RMSE）为0.0442和0.0474室内和室外通道，分别。
2021-11-20 cs.LG eess.SP
Convolutional Neural Network-based Optical Camera Communication System for Internet of Vehicles
随着物联网的发展，车辆互联网（IoV）的演进和移动设备的日益增长的使用，对替代无线通信技术的需求已经增长。作为一种有前途的替代方案，光学相机通信（OCC）已经出现，它使用发光二极管（LED）和相机分别作为发送器和接收器。由于LED和摄像头正在交通信号灯、车辆和公共照明中进行探索，OCC具有智能处理交通系统的潜力。虽然已经提出或开发了一些技术，但这些技术还不够成熟，无法满足车联网的巨大需求。然而，大多数OCC应用仅限于单个车辆，并且对多个车辆检测（空间）或快速处理（时间）系统的使用的关注有限。此外，没有系统来挑战恶劣的天气条件。在这项研究中，视觉摄像机和高速摄像机已被提出来提供多个车辆检测和快速数据处理。这里，已经引入了基于卷积神经网络（CNN）的车辆OCC系统来保证通信以在不利条件下保持通信，并且除了可见光之外还提出了近红外以提供远距离和安全的通信。为了支持IoV通信，已经提出了软件定义网络（SDN）。最后，结果代表了所需的条件，车辆乘员温度控制系统的分析和改进的性能演示使用所提出的智能系统。
2019-11-20 eess.SP
Conceptual Design of LiFi Audio Transmission Using Pre-Programmed Modules
我们都知道，Wi-Fi是目前最常用的数据传输和连接设备到互联网的技术，同时由于许多合理的关注，（例如Wi-Fi在黑客攻击，健康问题和低延迟等方面可能很脆弱）。Li-Fi的概念作为一种使用光波而不是无线电波来传输数据的新的数据传输方式正变得非常流行。当在可见光谱中传输数据时，使用发光二极管LED。Li-Fi使用可见光通信，具有广阔的前景。与Wi-Fi不同的是，Li-Fi具有低延迟、高效率、可接入的频谱，并且可以实现高数据。它是高度安全的，因此数据不会被黑客攻击。在本文中，我们设计了Li-Fi音频信号传输的概念，通过重用和重新利用预编程模块来简化和讨论可见光通信（VLC），以提供新的研究人员如何将LiFi和VLC的概念。除了设计的概念，我们的实验来测试的概念，我们说明了本文中的结果。
2021-01-05 eess.SP
Towards the Internet of Underground Things: A Systematic Survey
本文介绍了地下物联网（IoUT）领域的最新进展，重点是使能通信技术、网络问题和定位技术。物联网由地下事物（传感器）、通信技术和网络协议实现。这种新的物联网模式促进了地下环境中传感和通信的集成，适用于石油和天然气、农业、地震测绘和边界监测等各种行业。这些应用需要从部署的地下事物中收集相关信息。然而，恶劣的地下传播环境，包括沙子，岩石，和流域不允许使用单一的通信技术进行地表和地下事物之间的信息传输。因此，各种无线和有线通信技术被用于地下通信。无线技术基于声波、电磁波、磁感应和可见光通信，而有线技术使用同轴电缆和光纤。在本文中，最先进的通信技术进行了调查，并提出了相应的物联网和本地化技术。此外，还介绍了物联网技术的进展和应用。此外，还确定了IoUT设计和实施的新研究挑战。
2019-08-26 cs.NI eess.SP
Solar Panel-based Visible Light Communication for Batteryless Systems
Technische Universität Braunschweig（布伦瑞克工业大学）；Universidad Nacional de Colombia（哥伦比亚国立大学）
本文提出了一种利用太阳能和可见光通信实现无电池物联网通信的原型系统，通过优化能量管理和信号同步实现高效低功耗的数据传输。
2026-01-07 cs.SY eess.SP eess.SY
E-VLC: A Real-World Dataset for Event-based Visible Light Communication And Localization
Toyota（丰田）
本文提出首个包含事件相机、帧相机和同步地面真值位姿的公开数据集E-VLC，用于基于事件的可见光通信与定位，并利用对比度最大化框架提出新的定位方法，实验证明其优于传统AR标记方法。
2025-04-25 cs.CV cs.RO eess.SP
Robust Power Allocation for Integrated Visible Light Positioning and Communication Networks
针对VLPC网络中定位与通信的耦合问题，提出一种鲁棒功率分配方案，通过推导定位误差与信道误差关系并转化机会约束，最小化定位CRLB，仿真验证了方案的有效性。
2023-05-17 cs.IT eess.SP math.IT
Dual-Hop Joint Visible Light and Backscatter Communication Relaying under Finite Blocklength
Aalto University（阿尔托大学）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）
本文提出了一种在有限块长约束下，利用双跳联合可见光与反散射通信实现能量中性环境物联网的中继框架，通过优化BD布置和编码率提升通信可靠性与数据速率。
2026-02-25 cs.NI eess.SP
Energy Self-Sustainability in Full-Spectrum 6G
6 G将利用从6 GHz以下到THz和可见光的全频谱，以达到前所未有的关键性能指标（KPI）。然而，网络基础设施将消耗大量的能源，而大规模部署的万物互联（IoE）设备的功能受到嵌入式电池的限制。因此，本文提出了能源自给的6 G。首先，它可以通过利用无蜂窝和空中接入网络以及通过实现智能全息环境来实现网络范围的能量效率。其次，通过利用射频/可见光信号来提供按需无线功率传输（WPT）和实现无源反向散射通信，“零能量”设备可能成为现实。此外，IoE设备主动调整其收发器，以针对动态环境提供更好的性能。本文旨在初步了解能源自给6 G的主要设计原则。
2020-05-29 cs.NI eess.SP
Opportunities of Optical Spectrum for Future Wireless Communications
未来第五代（5G）通信对服务质量（诸如数据率、延迟、功耗、连接数量）的要求非常高。此外，物联网（IoT）需要大量的连接。可见光通信、光保真、光学相机通信、自由空间光通信等光无线通信（OWC）技术可以有效地服务于5G和物联网的成功部署。本文清楚地介绍了OWC网络对5G和物联网解决方案的贡献。
2020-05-30 cs.NI eess.SP
Non-Orthogonal Multiple Access for Visible Light Communications with Ambient Light and User Mobility
对高数据速率应用的不断增长的需求和连接设备的激增为第五代（5G）网络及以后的网络提出了若干理论和技术挑战。其中包括频谱稀缺和设备的大规模连接，特别是在物联网（IoT）生态系统的背景下。在这方面，可见光通信（VLC）最近已经成为这些挑战的潜在解决方案，特别是在与室内通信有关的场景中。另外，已经设想用于VLC的非正交多址（NOMA）来解决下一代无线网络中的一些关键挑战。然而，在现实环境中，已经表明VLC系统遭受由于环境光和用户移动性引起的附加光学干扰，这导致有害的中断和整体降级的数据率。受此启发，在这项工作中，我们首先推导出所产生的附加干扰的统计，然后分析所考虑的NOMA-VLC信道的速率。随后推导出的NOMA-VLC系统的速率与环境光和用户的移动性的解析表达式，然后制定的功率分配技术的基本情况下，已被证明优于经典的增益比功率分配方面的可实现的速率。得到的分析结果证实了计算机模拟的各种现实的VLC方案的利益，从而导致有用的见解的理论和实际利益。例如，它示出，在NOMA使能的VLC系统中，信息可以在具有环境光的静态VLC通信信道上传输的最大速率渐近收敛于香农哈特利容量公式。
2019-11-15 cs.IT eess.SP math.IT
Centimeter-Level Indoor Localization using Channel State Information with Recurrent Neural Networks
Virginia Tech（弗吉尼亚理工学院暨州立大学）
物联网或自动驾驶中的现代技术需要更精确的定位。经典的定位技术主要适应室外场景，而不能满足室内多路径情况的要求。同时，信道状态信息（CSI）作为一种对噪声和时间变化具有鲁棒性的特征，在更精确的定位方面显示出其相对于接收信号强度指示符（RSSI）的优势。为此，本文提出了神经网络的方法来估计厘米级室内定位与实际CSI数据收集的线性天线。它利用信道响应的幅度或相关矩阵作为输入，这可以极大地减少数据量并抑制噪声。此外，它通过递归神经网络（RNN）和信噪比（SNR）信息利用用户运动轨迹的一致性，这可以进一步提高估计精度，特别是在小数据量学习中。这些贡献都有利于神经网络的效率，基于其他经典监督学习方法的结果。
2020-02-04 cs.LG eess.SP
Joint Visible Light and Backscatter Communications for Proximity-Based Indoor Asset Tracking Enabled by Energy-Neutral Devices
Aalto University（阿尔托大学）；Queen’s University Belfast（贝尔法斯特女王大学）；University of Houston（休斯顿大学）
提出一种混合室内资产追踪系统，结合可见光通信与反向散射通信，利用SLIPT框架实现能量中性IoT节点，通过粒子滤波算法融合邻近报告与信号强度，实现低功耗、低成本定位，误差中位数0.318米。
2026-06-25 cs.ET eess.SP
Optical Rate-Splitting Multiple Access for Visible Light Communications
连接设备的激增和万物互联的出现代表了宽带无线网络的主要挑战。这就需要一个范式的转变，朝着下一代无线系统的创新技术的发展。主要挑战之一是频谱稀缺，这是由于近年来宽带普及率达到前所未有的水平。一个有前途的解决方案是可见光通信（VLC）的建议，它探索了不受管制的可见光谱，以实现高速通信，以及高效照明。该解决方案提供了更宽的带宽，可以为室内用户提供无处不在的宽带连接，并从蜂窝网络中卸载数据流量。尽管VLC是安全的并且能够克服RF系统的缺点，但是它受到若干限制，例如，有限的调制带宽。在这方面，最近已经提出了解决方案来克服这种限制。特别地，最初为RF系统提出的最常见的正交和非正交多址技术，例如，空分多址（SDMA）和NOMA已经在VLC的上下文中被考虑。尽管这些技术的收益很有希望，但其性能有些有限。因此，在这篇文章中，一个新的和广义的多址技术，称为速率分裂多址（RSMA），介绍和研究的第一次在VLC网络。我们首先提供一个概述的关键多址接入技术中使用的VLC系统。然后，我们提出了第一个全面的方法来集成的RSMA与VLC系统。在我们提出的框架中，SINR表达式推导并用于评估两个用户场景的加权和速率（WSR）。我们的研究结果说明了RSMA在推广NOMA和SDMA方面的灵活性，以及它在VLC上下文中的WSR优势。
2020-03-04 cs.IT cs.SY eess.SP
