[发明专利]室内可见光通信功率的优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及可见光通信领域，特别涉及一种室内可见光通信功率的优化方法。

背景技术

可见光通信是利用电信号控制荧光灯或发光二极管灯(LED)发出高速闪烁信号实现信息传输。具有通信速率高，频谱不受限，能耗低，保密性好，应用前景广泛等优点，受到广泛关注和研究。

图1示出了现有的室内可见光通信的原理示意框图。如图1所示，发送信息首先经过基带调制，然后通过LED强度调制将电信号转化为发送光信号，通过可见光信道后，通过光电二极管(PD)直接检测，将检测到的光信号转化为电信号，再通过解调还原得到原始信息。

图2示出了现有的室内可见光通信的场景示意图。如图2所示，在天花板上分布着多个LED阵列，每个LED阵列中包含多个LED灯，通常情况下，所有灯源采用相同的发射功率，这导致1)室内不同接收位置接收功率波动，造成通信性能的不稳定，同时某些位置的实际接收功率超出该位置实际需求的功率，造成能源的浪费；2)不能对特定的位置进行信号的控制，提高通信性能。

现有技术使用遗传算法通过对灯源发射功率进行编码，模仿生物进化机制进行优化，获得近似最优的灯源发射功率，在一定程度上可以减少不同接收位置接收功率波动，但这种方法计算时间长，效率不高，而且算法的精度不高，也不能对特定位置的信号进行控制。

发明内容

本发明提供一种室内可见光通信功率的优化方法，通过调整灯源的发射功率，可以减小不同接收位置的接收功率波动，并且能够增强特定位置的接收功率。

根据上述目的，本发明提供了一种室内可见光通信功率的优化方法，其特征在于，包括：

S1，构造室内可见光通信的MIMO特性矩阵，并建立室内可见光通信的收发模型，其具体包括:

S11，将室内屋顶上的n个灯源设置成多个灯源阵列，每个灯源阵列包含多个灯源；

S12，设置接收平面，将所述接收平面离散化，划分为m个大小相同的接收单元，在每个接收单元中取任意一点作为该接收单元的接收点，建立MIMO特性矩阵，

其中，h_ij是第j个灯源到第i个接收点的信道增益，

H_d(0；R_i,S_j)表示直射信号信道的直流增益，其计算式为：

其中R_i表示第i个接收点,S_j表示第j个灯源，m_order＝-In(2)/In(cos(Φ_1/2)),表示朗伯阶数，Φ_1/2是发射半角，A是接收器检测面积，ψc是接收器视角，φ是出射角，ψ是入射角，D是LED灯源S_j和接收点R_i间的距离，

是表示反射信号信道的直流增益；

S13，定义接收功率向量y＝[y₁,y₂,...y_m]^T，其中，y_i,i＝1,...,m是第i个接收器的接收功率，建立室内可见光通信的收发模型，即接收功率向量y用信道直流增益H和灯源功率向量x表示为y＝Hx；

S2，根据室内通信照明的需求，设定优化因子，建立线性规划模型进行优化，得到优化后的灯源的发射功率；

S3，根据上述优化后的灯源的发射功率对室内的灯源进行控制。

其中所述步骤S2包括：

根据室内通信照明的需求，使用优化因子a_j,j＝1,...,n，对第j个灯源的发射功率进行控制，设置参数b_i＝c,i＝1,...,m，其中c是常数，为设定的接收功率，其取值需考虑满足照明通信需求，则建立线性规划模型：

s.t.y＝Hx'≥B

0≤a_j≤1，j＝1,...,n