[发明专利]一种室内可见光通信系统下行覆盖均匀性优化方法

说明书

本发明涉及一种室内可见光通信系统下行覆盖均匀性优化方法，属于光通信技术领域。本发明所述的方法通过采用改进的遗传模拟退火算法搜索一组最优的功率调节因子调节室内LED阵列的发射功率，使得接收平面上的接收光功率分布更加均匀。基于接收平面上所有接收点的接收光功率信息设计了适应度函数作为选择功率调节因子个体的依据；在算法流程中将种群划分为两个子种群后分别对其执行交叉操作和变异操作；根据种群中最优个体是否发生变化的信息设计自适应的变异概率公式；本发明能够有效改善室内可见光通信系统下行光功率分布的均匀性，减小接收平面上不同位置的接收光功率的差异，提高系统照明和通信的公平性。

技术领域

本发明属于光通信技术领域，涉及一种室内可见光通信系统下行覆盖均匀性优化方法。

背景技术

相比于传统射频(Radio Frequency,RF)通信，基于发光二极管(LED,lightemitting diode)的室内可见光通信具有功耗低、安全性高、无电磁干扰、可用带宽大且无需认证等优点，具有广阔的应用发展前景。在实际应用场景中，可见光通信系统通常需要布置多个LED阵列来实现照明和高密度、高速率的数据传输需要。但是，LED固有的朗伯辐射模型及信道的多径效应等会造成接收平面的接收光功率和照明强度分布不均匀，使得位于同一接收平面不同位置的用户难以享受到同等的服务质量。因此，研究优化室内可见光通信系统覆盖均匀性具有重要意义。

目前优化室内可见光通信系统下行链路覆盖均匀性的方案大致有基于几何图形优化LED阵列的布局、基于算法优化LED阵列的布局和基于算法优化系统的参数等几类。其中基于几何图形优化LED阵列布局的方案通常具有一定的主观性，并且优化效果有限。基于算法优化LED阵列布局通常利用的智能优化算法，但智能优化算法的搜索结果是未知的，进而造成最终求得的LED阵列的坐标不可预知。此时即便是达到了相对理想的优化结果，LED阵列凌乱的坐标影响美观并且也不适用于实际的应用场景。因而相对理想的方案是在固定LED阵列坐标的情况下优化系统的参数，在众多的参数中最具有可调性和可操作性的参数便是LED阵列的发射光功率。目前这类方案的问题在于如何选择或改进合适的算法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种室内可见光通信系统下行覆盖均匀性优化方法，该方法基于改进的遗传模拟退火算法为LED阵列搜索最优的功率调节因子，以此来调节LED阵列的发射功率，使得调节后的发射功率能均匀地覆盖接收平面。为了使接收平面上各个接收点之间的接收光功率差别最小，该方法以基于接收点的接收光功率差异性信息的适应度函数作为个体选择的依据，并且在执行选择操作后将种群划分为规模大小相同(或仅相差一个个体)的两个子种群。然后对两个子种群分别执行交叉操作和自适应的变异操作。最后对产生的新个体，利用Metropolis接受准则决定是否予以接受。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种室内可见光通信系统下行覆盖均匀性优化方法，包括以下步骤：

输入：室内系统参数和算法执行所需要的参数；其中，室内系统参数包括：室内环境的尺寸、发射端LED阵列的数目、初始的LED发射功率、LED阵列的器件参数、接收机的参数和接收点数目，算法执行所需要的参数包括：初始温度、降温系数、种群规模、交叉概率、初始变异概率、变异步长和最大进化代数；

S1：初始化初始温度T₀，降温函数T_k＝T₀，进化代数k＝1，生成规模为N_popu的初始种群；

S2：计算种群中个体的适应度函数值f(c)；

S3：判断进化代数k是否达到设定最大进化代数或者种群中最优适应度函数值连续15代不变或者温度降温0，若是，转步骤S8，否则，转步骤S4；