[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

本發明提出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，通過構建可見光通信空間多點LED光源為發射點的接收光信號的信噪比和接收平面信噪比因子計算模型；在長寬高一定的通信空間，將一定數目等功率的LED光源置于空間內，應用煙花算法尋找使得接收平面接收的光信號信噪比分布最均勻的LED光源三維位置，有效降低SNR波動，提高SNR均值，使得接收平面光信號的信噪比分布最均勻，取得最優的通信效果和光照效果，最大面積地保證位于不同位置的用戶能夠接收到通信質量一致的信號。

技術領域

本發明涉及可見光通信領域，尤其是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。

背景技術

可見光通信借助發光二極管收發設備簡單，傳輸速度快，誤碼率低，多徑干擾現象弱，照明的同時提供通信高效節能，光能夠照射到的區域為可見光通信區域，無光線照射的區域不存在數據通信，數據無法透過墻壁或者窗簾等厚物，數據保密性高。可見光通信系統中多采用強度調制——直接檢測的方式實現數據通信，直接檢測由光電探測器直接探測LED發出的光信號，因而要使通信效果達到最優，要求同一水平面上分布的光信號信噪比變化較小，即同一水平面光信號分布越均勻通信均勻效果越好，從而降低通信接收設備的要求，使得通信接收設備得以簡化。如何提高接收平面光信號的覆蓋均勻性，與LED光源分布密切相關，有OMEGA工程研究團隊提出的均勻方陣LED分布光源布局，日本慶應大學的Nakagawa研究團隊為了工程實現的方便，提出了分組LED陣列光源布局，2012年新加坡南洋理工大學的Wang Zixiong等人提出了12+4的分布模式，12盞LED光源均勻分布于以確定常數為半徑的圓周上，4盞LED光源分布于方形通信空間4個角落，從而降低光接收平面信噪比的波動。

日本索尼株式會社申請的接收設備，發送設備和通信系統專利，專利號CN1316835A，給出了能可靠發送和接收高速光信號的一種接收設備和發送設備，以及采用該設備的通信系統，其中發送設備使用白光LED陣列，如4行4列LED陣列，所有發光二極管功率相同，用于辦公室或者家庭內的照明和通信。南京郵電大學2012年申請基于白光LED的預編碼MU-MIMO室內可見光通信系統經過信號預編碼，再采用LED陣列發送光信號，接收電路經過信號輸出處理單元輸出，以此消除多用戶干擾，有效降低接收端的復雜度，沒有提到LED陣列的具體形式。中國礦業大學2013年申請并授權的發明專利煤礦工作面可見光通信分布式光源布置方法，在礦井工作面長方體形光通信空間中通過增大邊緣LED光源的功率從而減小接收平面光信號SNR波動，增大光信號均勻性。

以上設計方法中存在的問題是：一是國內外對于可見光通信中LED光源分布的研究大部分都為均勻陣列的LED光源分布，或者限于對光信號SNR極弱的四個角落增加LED光源的布局，以及對周圍邊緣光信號SNR極弱增加LED光源功率的布局，并沒有對LED光源分布的優化研究。二是假設LED光源均安裝在同一高度，在某些應用環境中，光源LED的高度可以在一定范圍內調節，通過降低邊緣LED光源的高度，可以提高光接收平面四周圍和角落的光信號信噪比，從而提高光接收平面的光信號均勻性。三是LED光源的總數量不能任意設定，對于長和寬相等的通信空間，LED光源的數量通常為N²，例如2²，即4個LED光源，4²，即16個LED光源。當LED光源數量不為N²時，光源如何分布并未見研究。

發明內容

發明目的：為解決上述技術問題，提供一種可見光通信中光源位置優化的技術方案，本發明提供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。該方法在LED光源所處通信空間的可調范圍內，優化調節LED光源的三維位置，降低接收平面光信號信噪比的波動。

技術方案：為實現上述技術效果，本發明提供的技術方案為：

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，包括步驟：