[发明专利]一种VLC多色异构网络的载波分配与功率控制方法

说明书

本发明涉及一种VLC多色异构网络的载波分配与功率控制方法，属于光无线通信技术领域。本发明所述的方法将VLC多色频谱与软频率复用技术结合，通过优化载波分配与载波发射功率，实现室内VLC‑WiFi异构网络的系统吞吐量优化。在用户接入阶段，所有用户接入等效信噪比最大的VLC或WiFi接入点；在接入点主副载波划分阶段，执行基于多色频谱避免干扰的主载波和副载波划分算法，并进行频率复用；在载波分配阶段，VLC接入点通过与用户的双向偏好匹配进行载波分配，WiFi接入点采用基于负载均衡的载波分配方法；在功率控制阶段，通过基于载波功率控制的干扰抑制算法优化载波的发射功率系数。本发明所述方法能提高多色VLC‑WiFi异构网络的系统可达速率和保证用户的满意度。

技术领域

本发明属于光无线通信技术领域，涉及一种VLC多色异构网络的载波分配与功率控制方法。

背景技术

可见光通信(Visible Light Communication,VLC)因为有着低功耗、无电磁干扰、无需频谱认证等优势，所以已经受到广泛的关注与研究。VLC利用发光二极管(LightEmitting Diode,LED)实现信号传输，现有的商用LED可提供各种颜色，包括红、绿、蓝、黄，这些可以构成多色VLC系统，为满足室内照明需求，VLC网络常采用光照范围相互重叠的接入点布局方案，这将导致小区间干扰问题的产生，从而影响系统吞吐量，而多色LED可以利用多色频谱进行复用以降低小区间干扰对用户的影响，但是采用多色频谱复用会导致VLC网络的频谱利用率较低。此外，单一VLC网络存在光链路脆弱且易被遮挡，目前用户端发射光信号比较困难等难以实现的缺陷，因此，在VLC网络中引入无线保真(WirelessFidelity,WiFi)网络能够弥补VLC网络信号传输的缺陷，通过设计有效的干扰管理方法，采用多色的频谱划分和软频谱复用方法，使小区间干扰问题可以在资源分配的过程中得到抑制，以提升VLC/WiFi系统的吞吐量。因此，在多色VLC-WiFi异构网络中采用有效的资源分配方法，可以解决异构网络之间的小区间干扰问题，实现系统吞吐量的提高。

发明内容

本发明的核心在于提供一种VLC多色异构网络的载波分配与功率控制方法，解决小区间干扰问题，提升系统吞吐量。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种VLC多色异构网络的载波分配与功率控制方法包括以下步骤：

S1：定义用户集合、VLC用户集合、VLC接入点集合、VLC载波集合、WiFi载波集合，定义VLC载波带宽为A、VLC接入点发射功率为D、WiFi载波带宽为B、VLC噪声功率谱密度为C、WiFi噪声功率谱密度为D，定义VLC接入点发射功率为E、WiFi接入点发射功率为F，初始化用户集合为{1,2,…,N}、VLC接入点集合为{1,2,…,M}、VLC载波集合为{1,2,…,K}、WiFi载波集合为{1,2,…,W}、VLC用户集合为空集；首先，由VLC朗伯辐射模型计算用户到VLC AP(Access Point,接入点)的VLC信道增益，由瑞利衰落信道模型计算用户到WiFi接入点的信道增益，将VLC载波带宽乘以VLC噪声功率谱密度得到VLC噪声功率，将WiFi载波带宽乘以WiFi噪声功率谱密度得到WiFi噪声功率；其次，将VLC接入点发射功率乘以用户到VLC接入点的信道增益得到用户到VLC接入点的接收功率，将WiFi接入点发射功率乘以用户到WiFi接入点的信道增益得到用户到WiFi接入点的接收功率，用户到VLC接入点的接收功率除以VLC噪声功率得到用户到VLC接入点的信噪比，用户到WiFi接入点的接收功率除以WiFi噪声功率得到用户到WiFi接入点的信噪比；计算VLC接入点连接用户的WiFi网络等效信噪比值，如果WiFi的信道信噪比大于所有VLC用户的等效信噪比，则用户加入到WiFi接入点的用户集合中，否则，选择用户连接到VLC的用户等效信噪比值最大的VLC接入点，将用户加入该VLC接入点的用户集合中；

其中，WiFi采用802.11体系下工作在2.4GHz频段的瑞利衰落信道传播模型，则WiFi AP w到用户u的信道增益计算公式为：