[发明专利]一种基于SLIPT的混合VLC/RF协作通信系统和方法

说明书

本发明公开了一种基于SLIPT的混合VLC/RF协作通信系统和方法，属于无线通信技术领域，所述系统包括：信源，为LED光源，用于发射调制电信号x(t)对应的光信号x_s(t)，LED光源的光通信覆盖范围为圆锥区域；离网中继节点，为可移动离网节点，部署在信源通信范围内的任意位置且工作于VLC和RF模式，离网中继节点与信源之间的通信为视距无线传输，离网中继节点与信源间距离为d₁；信宿，部署在信源的通信范围外，信宿与信源间无直接通信链路，且信宿与离网中继节点距离为d₂；其中，信源与离网中继节点之间传输VLC信号，通过SLIPT技术实现光信息与能量同时传输；离网中继节点与信宿之间传输RF信号。本申请能够缓解传统射频通信频谱资源紧张问题，且能够有效扩大VLC通信范围。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，更具体地，涉及一种基于SLIPT的混合VLC/RF协作通信系统和方法。

背景技术

随着物联网技术的发展，无线通信网络实现了万物互联。传统的无线接入主要通过射频(Radio Frequency，RF)技术实现，射频通信能够在一定程度上扩大通信覆盖范围、提高系统通信可靠性，但由于射频通信频带资源紧张问题，对物联网可持续发展带来了挑战。目前针对现有无线射频通信技术可能的补充技术为可见光通信(Visible LightCommunications，VLC)，其充分利用发光二极管(Light Emitting Diode，LED)的优势，不仅能够充分利用大量潜在可用频谱，同时无需频谱许可。另外，利用可见光搭建临时网络与通信链路，可降低网络使用及维护成本。但可见光通信传输媒质为光，易受物体阻挡，故其传输被限制在用户视距范围内。

另一方面，绝大多数的物联网设备主要通过电池供能，电池的充电及替换使得通信成本增加。为解决电池供能带来的限制，传统射频通信中采用无线携能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)技术，而针对可见光通信系统，可利用能量收集技术实现光信息和能量同时传输(Simultaneous Light waveInformation and Power Transfer,SLIPT)。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于SLIPT的混合VLC/RF协作通信系统和方法，其目的在于缓解传统射频通信频带资源紧张的问题，有效扩大VLC通信覆盖范围，同时在能量受限的物联网设备上实现高效通信。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于SLIPT的混合VLC/RF协作通信系统，包括：

信源，为LED光源，用于发射调制电信号x(t)对应的光信号x_s(t)，设所述LED光源的光通信覆盖范围为圆锥区域，所述圆锥区域对应的底部圆的圆心为O，半径为r，所述LED光源距离所述圆心O高度为l₁；

离网中继节点，为可移动离网节点，部署在所述信源通信范围内的任意位置且工作于VLC和RF模式，所述离网中继节点与所述信源之间的通信为视距无线传输，所述离网中继节点与所述信源间距离为d₁；

信宿，部署在所述信源的通信范围外，所述信宿与所述信源间无直接通信链路，且所述信宿与所述离网中继节点距离为d₂；

其中，所述信源与所述离网中继节点之间传输VLC信号，通过SLIPT技术实现光信息与能量同时传输；所述离网中继节点与所述信宿之间传输RF信号。

在其中一个实施例中，所述信源发射的光信号为x_s(t)＝P_LED(x(t)+B)；