[发明专利]一种基于凸优化的VLC/RF异构网络资源分配方法

说明书

本发明公开了一种基于凸优化的VLC/RF异构网络资源分配方法，包括：构建基于VLC和RF的异构网络模型，在此基础上，推导了VLC/RF异构网络的系统总通信速率，建立了一个以最大化系统总通信速率为目标的优化问题，将资源分配转化为一个求最优解的过程；利用Lyapunov优化方法，将提出的优化问题进行简化，并采用凸优化的方法进行求解，实现使系统通信速率最大的资源分配；将得到的基于凸优化的VLC/RF异构网络分配方法运用到室内场景中，解决了资源分配过程中无法保证系统稳定性的问题，达到了提升系统速率、降低分配方法复杂度和保证系统稳定性的效果。

技术领域

本发明属于可见光通信技术领域，具体为在有RF通信方法补充的VLC通信系统中，接收机可以选择接入不同的接入点时，利用一种分布式凸优化方法，对VLC/RF异构网络系统进行资源分配。

背景技术

近年来，随着移动通信技术的发展，移动设备数量和用户对带宽需求的快速增长，有限的RF频谱资源难以满足无线数据流量的需求，频谱拥挤已经成为射频技术中的一个重要问题。随着照明基础设施LED的快速发展，VLC技术在研究中获得了巨大的关注和研究。然而，单一的VLC无线通信你系统存在覆盖范围小、调制带宽有限、光链路易被阻断和上行信号实现困难等问题，在VLC系统中采用RF作为补充的VLC/RF异构网络受到越来越多的关注。

在VLC/RF异构网络中，用户要面临接入网络的选择问题和VLC的接入点之间存在的干扰和资源分配问题，这些问题的解决方法将影响通信网络的总通信速率。VLC/RF异构网络中的资源分配问题包括功率分配和子信道分配，目前有许多研究将资源分配问题与接入分配和干扰抑制结合。

目前的问题在于：

1)为了避免VLC用户收到干扰影响过大而降低了系统的总通信速率；

2)大部分异构网络资源分配算法的VLC接入点考虑了TDMA；

3)考虑了OFDM的资源分配算法没有考虑子载波的功率分配问题；

4)资源分配算法的迭代次数过多。

考虑到这些问题，研究简单高效并且能保证高系统总通信速率的VLC/RF异构网络资源分配算法是当前十分重要的研究方向。

发明内容

本发明的目的在于考虑室内情况下的VLC/RF异构网络，以最大化化系统总通信速率为目的提出一个优化模型，采用Lyapunov优化方法对优化模型进行简化，进而将优化模型转化为3个子优化模型，分别进行求解。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

一种基于凸优化的VLC/RF异构网络资源分配方法，包括：

构建VLC/RF异构网络模型，分别得到接入点和用户之间的信道增益、用户对于每个接入点的SNR，进而得到系统的总通信速率；

以最大化系统的总通信速率为目标，在保证系统稳定的条件下建立VLC/RF异构网络优化模型，采用Lyapunov方法对优化模型进行简化；

对简化过的优化模型进行求解，实现VLC/RF异构网络的资源分配；具体的：

初始化系统中用户接入点的选择和资源分配；

对于接入RF网络的用户，得到仅包含与RF资源分配相关的优化模型，求解使系统总通信速率最大的RF资源分配方法；

对于接入VLC网络的用户，得到仅包含与VLC资源分配相关的优化模型，求解使系统总通信速率最大的VLC资源分配方法；

依据资源分配结果，更新系统中用户对于每个接入点的SNR，得到仅包含VLC/RF接入点分配的优化模型，通过分配接入点使系统总通信速率最大。