作为物联网网络的重要组成部分，可见光通信（VLC）技术近年来表现突出。与射频（RF）技术相比，可见光通信具有无需授权频谱、干扰低、安全性高及能效高的优势，是短距离通信的理想选择。然而，在非视距（NLOS）链路环境下，其性能受到严重限制。近日，中国科学院海西研究院泉州装备制造研究中心林邦姜团队提出了使用光学智能反射表面（OIRS）来克服该问题并提升 NLOS 场景下的通信性能。具体而言，基于 ZEMAX 软件开发了非序列光线追迹模型，用于精准模拟光学智能反射面辅助下室内可见光通信环境中的光传播过程。

图1. 单块OIRS单元系统结构与OIRS阵列辅助VLC系统实验场景

图2. 所提出算法与其他算法性能对比

通过建立系统模型，构建以最大化接收光功率为目标的优化问题。提出一种融合精英策略与动态对立学习的遗传增强型正余弦算法（GESCA-ED），通过该算法对光学智能反射面各单元的旋转自由度进行优化。此外，通过自主设计可配置的光学智能反射面阵列控制系统与 GESCA-ED 算法集成，以实现非视距实际环境中的实时优化。实验结果表明，该系统在接收光功率、误码率（BER）和传输距离等性能指标方面均实现显著提升，在 3.8 米的非视距链路中，误码率可达到 1×10⁻⁶。实验结果证实，所提系统能有效扩大信号覆盖范围，确保移动用户无论处于何种空间位置均能实现通信。这一成果为链路遮挡问题提供了有效解决方案，同时也为下一代基于可见光的无线通信系统在接收光功率、误码率及传输距离等关键指标上提升了性能基准。

图3. 实验中接收光功率、误码率、传输距离方面性能

相关研究成果以“OIRS-Assisted NLOS Visible Light Communication Systems: Modeling, Optimization, and Experimental Validation”为题发表于IEEE Internet of Things Journal期刊上。中国科学院海西研究院泉州装备制造研究中心林邦姜研究员为本文通讯作者，福州大学硕士研究生徐博辉为第一作者。研究工作获得福建省海洋与渔业高质量发展专项资金、泉州市科技计划项目、福建省自然科学基金、中国科学院和福建省STS项目等项目的支持。

论文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/11082321

(巢建树课题组林邦姜团队供稿)