[发明专利]多光源无线光通信频谱感知系统及方法

权利要求书

1.一种多光源无线光通信频谱感知系统，其特征在于，包括：

发射端，其用于发射光信号，所述发射端包括多个LED；

次用户终端，其用于接收所述发射端发射的光信号，将所述光信号转换为电信号，滤除电信号中的直流成分，获得滤波后的电信号，对所述电信号进行采样，获得采样数据和相应的采样数目，基于所述采样数目和采集到的次用户终端的位置数据进行信道估计，获得信道矩阵，基于所述信道矩阵、采样数据和采样数目，分别计算检测量和判决门限，来判断信道是否被主用户占用，其中，判断信道是否被主用户占用包括：

将所述检测量和所述判决门限进行比较，若检测量大于判决门限，则判定信道被主用户占用，否则判定信道未被主用户占用；

其中，基于所述采样数据和采集到的次用户终端的位置数据进行信道估计的方法包括：

在获得采样数目N后进行信道估计，生成信道矩阵其中m是离散信道的长度，又有其中l是LED的朗伯辐射阶数，A_r是光电检测器模块的有效面积，T_s是直流滤波器模块的增益,g是光学集中器的增益,ψ_c是次用户终端接收机的视场角,c是光速,t₀是采样间隔，此外，I_j＝{i＝1,…,L|j＝[D_i/ct₀]},[·]是取整函数，D_i是第i个LED到次用户终端接收机的距离,φ_i与θ_i分别代表出射角和入射角，D_i、φ_i和θ_i表示为其中v_i＝[x_i-x_r,y_i-y_r,z_i-z_r],v_O＝[sinβ·cosα,sinβ·sinα,cosβ],·,·表示两个向量的内积,[x_i,y_i,z_i]和[x_r,y_r,z_r]分别表示第i个LED的位置坐标和所述次用户终端接收机的位置坐标,α和β分别是光电检测器模块的方位角和极角；

在得到采样数据x、采样数目N、信道矩阵后，计算检测量和判决门限的方法包括以下四种方法：

检测量的计算公式为判决门限的计算公式为其中Tr()代表矩阵的迹，是自由度为d的卡方分布的分布函数，σ_s²和σ_n²分别代表主用户信号和噪声的方差，μ是次用户预先设定的虚警概率，虚警概率指在主用户不存在时误判其存在的概率；

检测量的计算公式为判决门限的计算公式为其中||·||_Fro是矩阵的Frobenius范数，

检测量的计算公式为判决门限K_近通过解方程得到，其中F_F(x；d₁,d₂)是参数分别为d₁、d₂的F分布的分布函数，ω_i(i＝1,…,N)是矩阵的特征值.符号‘⁺’和‘–’分别定义为a⁺＝max{a,0}以及a^-＝max{–a,0}；

检测量的计算公式为判决门限的计算公式为其中其中样本x包含D个OFDM符号，每个OFDM符号中循环前缀和数据的采样数目分别是L_c和L_d。

2.根据权利要求1所述的多光源无线光通信频谱感知系统，其特征在于：所述次用户终端包括：

光电检测器模块，其用于将所述光信号转换为电信号；

直流滤波器模块，其用于滤除电信号中的直流成分，获得滤波后的电信号；

采样模块，其用于对滤波后的电信号进行采样，获得采样数据和相应的采样数目；

位置信息采集模块，其用于采集所述次用户终端的位置数据；

信道矩阵估计模块，其用于基于所述采样数目和所述位置数据进行信道估计，获得信道矩阵。