[发明专利]一种基于融合可见光通信和可见光定位的优化方法

说明书

本发明公开了一种基于融合可见光通信和可见光定位的优化方法。该方法包括：终端设备对接收的可见光通信的调制信息进行解码，确定可见光单元的标识并计算接收到的多个可见光单元的光功率，进而利用三边定位方式确定所处的位置信息；终端设备将所述位置信息嵌入在媒体访问层协议中发送给中央控制器；以优化终端设备和可见光单元之间的通信性能为目标，中央控制器根据接收到的位置信息控制调整相关可见光单元的辐射分布，并将调整结果经由媒体访问层协议反馈给终端设备。利用本发明能自动适应用户位置的改变，优化可见光通信和定位。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于融合可见光通信和可见光定位的优化方法。

背景技术

随着诸如增强现实(AR)、虚拟现实(VR)、移动流媒体传输、移动4K视频等大量占用带宽的应用出现，对无线通信资源的需求正以前所未有的速度增长。随着数据需求的增长，用于无线通信的低频电磁频谱越来越拥挤。广泛的研究试图利用高光谱中被忽略的部分来缓解资源短缺，如毫米波频段和可见光频段。其中，可见光通信作为射频通信的一种补充手段，由于其可以利用发光二极管(LED灯)的照明基础设施可以大量部署和频率可高度扩展而受到广泛关注。

可见光通信在光信道上广播信息，实现终端设备与LED灯之间的通信。可见光通信的诞生是为了解决频率资源匮乏的问题。最新研究表明，使用单个1W商用磷光白光LED灯可以实现1.35Gbps的单向通信数据速率。此外可见光通信不仅频谱资源丰富，而且无需授权，并且具有保密性高的特点，受到学术界和工业界的广泛关注。在可见光通信技术发展的同时，由于单个LED灯满足Lambert(朗伯)辐射模型，通过对其光功率的计算可以估算到辐射体的距离，从而能够将可见光用于室内定位，作为各种定位方式的补充。

然而，可见光通信也存在一些缺点。例如，它只能在光学视距中工作，因为从非视距链路接收到的光功率通常要小很多并且被忽略。虽然可见光可以提供高质量的下行通信服务，但由于硬件的限制，在终端设备上放置可见光通信发射单元是不符合实际应用的，这也带来了信息上传的困难。一个实用的解决方案是融合可见光通信和无线局域网络(主要以WiFi为主)，可见光作为一种新兴的高速无线通信技术，在媒体存取控制层(MAC)已在电气与电子工程师协会(IEEE)802.15.7中标准化。在混合组网中，在用户设备的光学视距可用的情况下，数据上传采用无线局域网通道，下行同时采用可见光通信信道和使用无线局域网络信道作为辅助控制帧传输或在光学链路不可用情况下作为一种补充。

可见光通信的弊端除视距传输之外，在可见光下行链路中，由于朗伯辐射器的固有特性，通信质量在不同的位置有很大的变化。对于一个特定的用户来说，可见光通信波动的来源是入射角和辐照角的变化。改变用户设备(如光电二极管)的朝向，使其与可见光单元对齐可以减小入射角的大小，从而提高整体可见光通信质量。但在实际应用中，用户激活调节方法需要用户主动进行，难以满足实际的需求。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的缺陷，提供一种基于融合可见光通信和可见光定位的优化方法，该方法包括：

步骤S10：终端设备对接收的可见光通信的调制信息进行解码，确定可见光单元的标识并计算接收到的多个可见光单元的光功率，进而利用三边定位方式确定所处的位置信息；

步骤S20：终端设备将所述位置信息嵌入在媒体访问层协议中发送给中央控制器；

步骤S30：以优化终端设备和可见光单元之间的通信性能为目标，中央控制器根据接收到的位置信息控制调整相关可见光单元的辐射分布，并将调整结果经由媒体访问层协议反馈给终端设备。

与现有技术相比，本发明的优点在于，在室内的LED灯照明下，同时给终端用户如智能手机提供可见光通信和可见光定位的服务，利用现有的照明设备即可实现本发明。并且，通过可见光单元的转动可以在不改变照明设施的条件下提供更大的定位范围和实现更高的通信速率，从而自动适应用户位置的改变并优化可见光通信和定位。本发明实现方式高效，融合通信和定位，并能够互相增强。