[發明專利]一種基于無線能量收割與非正交多址的可見光/射頻混合協作通信方法

有效

• 申請號: 201711119484.1
• 申請日: 2017-11-14
• 公開（公告）號: CN107911166B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 周曉天;李珊珊;張海霞;林成浴;王茹意;袁東風;韓鈺
• 申請（專利權）人: 山東大學;中國人民解放軍海軍航空工程學院青島校區
• 主分類號: H04B10/116
• 分類號: H04B10/116;H04B7/24;H02J50/30
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 楊樹云

1.一種基于無線能量收割與非正交多址的可見光/射頻混合協作通信方法，其特征在于，應用于可見光/射頻通信的用戶協作傳輸系統，該系統包括LED光源及用戶群，將該用戶群的用戶分為近用戶、遠用戶兩類，離所述LED光源較近的區域所在的用戶為近用戶；用戶群中其它用戶為遠用戶；離所述LED光源較近的區域是指：以LED光源垂直射在用戶群所在的平面的點為圓點，以a為半徑所在的區域，a的取值范圍為0～6m；每個所述近用戶設有近用戶信號接收機，用于接收信號，所述近用戶信號接收機包括光學檢測器；包括：

(1)所述近用戶通過可見光通信方式接收LED光源發出的混合信息，所述混合信息為近用戶和遠用戶的混合信息，并對混合信息進行解調，近用戶和遠用戶的混合信息即近用戶的調制信號和遠用戶的調制信號的線性疊加信號，包括：

A、第一階段T時間內，0T1，設定第一階段時間、第二階段時間合計為一個時間周期1；所述近用戶將接收到的LED光源發出的光信號轉化為電能，進行存儲；所述步驟A，第一階段T時間內為能量收割階段，此階段收割的能量如式(V)所示：

式(V)中，η為能量轉換效率；P_s是指LED光源的發送功率；

B、第二階段1-T時間內，所述近用戶接收LED光源發出的光信號，并通過串行干擾消除技術解調LED光源發出的光信號，解調出近用戶的調制信號和遠用戶的調制信號；

所述步驟(1)，所述近用戶通過可見光通信方式接收所述LED光源發出的混合信息，包括：

LED光源通過可見光信道將混合信號p₁x₁+p₂x₂+I_Dc發送給所述近用戶，x₁為近用戶的調制信號，x₂為遠用戶的調制信號，p₁為近用戶的功率分配系數，p₂為遠用戶的功率分配系數，設定p₁p₂且p₁+p₂＝1；I_DC為直流-偏置電流，近用戶接收信號如式(I)所示：

式(I)中，是指LED光源的發送功率的開方，表征信號幅值；z_n為高斯白噪聲服從均值為0方差為正態分布，h_sn為可見光信道的信道增益，h_sn的表達式如式(Ⅱ)所示：

式(Ⅱ)中，M為LED光源的輻射模式，L為LED光源到近用戶信號接收機的垂直距離，r為LED光源到近用戶信號接收機的水平距離，D為光學檢測器的檢測范圍，φ為發射角，為入射角，為光學系統增益，R_p是光學檢測器的靈敏度，為光濾波增益，M(φ)是指朗伯輻射系數；

變量r的概率密度函數服從均勻分布r_e為近用戶的活動區域半徑，|h_sn|²的概率密度函數如式(Ⅲ)所示：

式(Ⅲ)中，x的取值范圍為x∈[x_min；x_max]，對式(Ⅲ)積分得到|h_sn|²的累積分布函數如式(IV)所示：

(2)所述近用戶通過步驟A存儲的電能，將步驟B解調出的遠用戶的調制信號，通過射頻信號發送給遠用戶。

2.根據權利要求1所述的一種基于無線能量收割與非正交多址的可見光/射頻混合協作通信方法，其特征在于，所述步驟B，第二階段1-T時間內為信號解調階段，近用戶接收LED光源發出的光信號，先將自己的信息x₁即所述近用戶的調制信號當作干擾信息，解調出遠用戶的調制信號x₂，再解調出自己的調制信號x₁；近用戶的信干噪比遠用戶的信干噪比分別為：