[發明專利]一種基于煙花算法的可見光通信分布式光源位置優化方法

有效

• 申請號: 201611113708.3
• 申請日: 2016-12-06
• 公開（公告）號: CN106788723B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 游春霞;顏棟;魏明生;黃智
• 申請（專利權）人: 江蘇師范大學
• 主分類號: H04B10/116
• 分類號: H04B10/116;H04B10/50
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

1.一種基于煙花算法的可見光通信分布式光源位置優化方法，其特征在于，包括步驟：

(1)光源位置初始化：將N個LED光源隨機分布在預設的可見光通信空間內，定義此時各LED光源的三維坐標集合為p₁；通過光電探測器接收各LED光源發出的光信號，并以光電探測器接收面所在平面做為接收平面；

(2)引入信噪比因子Q_SNR，用于評價接收平面上接收光信號質量的均勻性；

式中，var(SNR)表示接收平面信噪比方差，表示接收平面信噪比均值；接收平面信噪比SNR的計算公式為：

式中，為接收平面接收到信號的平均功率；P_noise為系統噪聲功率，噪聲為高斯白噪聲，噪聲的雙邊功率譜密度為N₀，噪聲的傳輸速率為R_b；R表示光電探測器的響應系數；f(t)表示LED光源發送的調制OOK信號，M_I為OOK信號的調制系數；P_t為每個LED光源的發送功率；H_i(0)表示第i個LED光源點與光電探測器上光接收點的信道直流增益，H_i(0)的表達式為：

其中，表示第i個LED光源的輻射角，m＝ln(1/2)/ln(cos(φ1_/2))，為LED光源的半功率角，為第i個LED光源到光電探測器的光入射角，A為光電探測器的光接收面積，L_i為第i個LED光源到光電探測器的光傳輸距離；(x_si，y_si，z_si)為第i個LED光源的三維坐標，(x_r，y_r，z_r)為光電探測器的三維坐標；

(3)以信噪比因子最小為目標問題，各LED光源的三維坐標為優化變量，構建煙花算法的目標函數為：

式中，p為優化變量，表示一個煙花或火花，p的維數為3N維，每個煙花或火花為各LED光源的三維坐標的一次更新結果；在可見光通信空間內通過煙花爆炸搜索目標函數滿足預設的收斂條件的最優解，搜索到的最優解即為各LED光源的最優三維坐標集合；其中，搜索步驟包括(3-1)至(3-5)：

(3-1)設置煙花算法的各項參數，包括每次迭代的煙花數目n和所有煙花爆炸產生的火花總數目M；

(3-2)定義r表示迭代次數，初始化r＝1；在首輪迭代中，選擇p₁作為一個煙花，再在可見光通信空間內隨機選擇n-1個煙花；

(3-3)在第r輪迭代中通過搜索火花更新優化變量p，將更新后超出可見光通信空間范圍的火花位置調整至可見光通信空間范圍內；

(3-4)判斷步驟(3-2)和(3-3)產生的煙花和火花中是否存在一個煙花或火花滿足收斂條件，若存在，則結束迭代，該滿足收斂條件的煙花或火花即為目標函數的最優解；否則，轉入步驟(3-5)；

(3-5)從第r輪迭代中產生的煙花和火花中選擇出n個作為下一輪迭代的煙花；令r＝r+1，返回步驟(3-3)。