[發(fā)明專利]一種LED可見光蜂窩通信網(wǎng)絡中的資源分配與越區(qū)切換方案

在審

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• 申請日: 2018-09-19
• 公開（公告）號: CN109068361A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發(fā)明（設計）人: 黃治同;時鑫宇;紀越峰
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04W36/00
• 分類號: H04W36/00;H04W48/16;H04B10/116
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種在室內(nèi)蜂窩可見光通信網(wǎng)絡中基于RGB三色LED的資源分配以及越區(qū)切換方案，其中RGB?LED發(fā)光原理是使用紅光、綠光、藍光混合形成白光。三種顏色分別作為三路信號，相鄰小區(qū)之間使用不同顏色的光作為主載波，另外兩種顏色光作為副載波，以解決同小區(qū)內(nèi)資源分配的問題，以及相鄰小區(qū)采用不同頻率載波時，由于不同頻率的載波衰減不同導致的切換問題。采用本發(fā)明公開的方法只需在接收端加裝濾光片即可，裝置實現(xiàn)簡單易行。

技術領域

本發(fā)明涉及可見光通信(VLC)領域，具體而言，是一種可見光蜂窩通信網(wǎng)絡中基于RGB三色LED的資源分配與越區(qū)切換方案。

背景技術

2000年可見光通信的概念橫空出世，其利用發(fā)光二極管(LED)作為光源，使得LED在照明的同時可以實現(xiàn)高速的通信。LED自20世紀60年代問世以來短短數(shù)十年間發(fā)展迅速，光色從單色到多色，亮度由低變高，壽命由短變長。至今為止，LED仍以每10年亮度提高20倍，價格降為原來的1/100的速度發(fā)展。LED與傳統(tǒng)照明工具相比具有諸多優(yōu)勢，例如能耗低、發(fā)光效率高、壽命長、稀土添加量低。這些優(yōu)勢使LED 迅速占領了市場，也受到各國的青睞，世界各國也相繼推出淘汰白熾燈、推廣LED的計劃。可以肯定的是LED的市場份額會越來越大，這使得可見光通信技術需要的光源無處不在。可見光通信(VLC)技術是隨著白光LED照明技術的發(fā)展而興起的無線光通信技術。由于白光LED響應時間極短，我們可以數(shù)據(jù)調(diào)制到LED光源上進行傳輸，這樣就可以在兼顧照明的同時完成信息的傳輸。

由于單個LED光源發(fā)出的光具有定向性，所以為滿足一般室內(nèi)場所的照明需求，一般要在天花板上部署規(guī)則的LED陣列，所以如果我們可以讓不同的LED光源負責其可以覆蓋的區(qū)域內(nèi)的通信，這就可以實現(xiàn)空分復用，可以提高整個可見光無線通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡容量。

測量發(fā)現(xiàn)，白光LED照明器件本身通信帶寬比較有限，因此仍需要研究各種方式方案來提高可見光無線通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡容量以及通信速率。

此外，可見光蜂窩通信網(wǎng)絡中的小區(qū)和移動通信中的蜂窩小區(qū)類似。一般來說一個LED燈可以覆蓋的面積大約是直徑2-3米的圓形區(qū)域，當用戶持終端移動時，很快就會從一個LED燈的覆蓋區(qū)域到另一個LED燈的覆蓋區(qū)域，為了維持室內(nèi)通信的質量，一個準確、快速、穩(wěn)定的切換方案是必需的

基于上述情況，我們提出了一種可見光蜂窩通信網(wǎng)絡中基于RGB-LED的接入方案，以實現(xiàn)頻譜資源的高效利用，以及一種基于RGB-LED的越區(qū)切換方案，以實現(xiàn)穩(wěn)定的越區(qū)切換。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種可見光蜂窩通信網(wǎng)絡中基于RGB三色LED的接入方案，以實現(xiàn)頻譜資源的高效利用。

本發(fā)明提出了一種可見光蜂窩通信網(wǎng)絡中基于RGB三色LED的越區(qū)切換方案，以實現(xiàn)室內(nèi)場景中準確、快速、穩(wěn)定的越區(qū)切換。

本發(fā)明提供了一種可見光蜂窩通信網(wǎng)絡，其主要部分包括發(fā)送端電路以及 RGB-LED，接收端電路以及光電二極管(PD)，其中發(fā)送端電路分別調(diào)制三路顏色的信號，實現(xiàn)小區(qū)頻譜資源是使用普通LED燈時的3倍。

本發(fā)明提供了一種LED排布方案，利用可見光的視距性，實現(xiàn)了蜂窩區(qū)域的無縫覆蓋，同時又節(jié)約了RGB-LED資源。

基于上述網(wǎng)絡以及RGB-LED排布，我們提出了一種接入機制以實現(xiàn)頻譜資源的高效利用。其具體步驟為：

(1)判斷處于同一小區(qū)內(nèi)終端的數(shù)量，當處于同一小區(qū)內(nèi)的終端數(shù)量較少時，終端可根據(jù)接收到的三種顏色光的信號強度，選擇信號強度較強的載波接入；

(2)當處于同一小區(qū)內(nèi)的終端數(shù)量較多時，判斷具體的某一終端是處于①主副載波都有效覆蓋的區(qū)域，還是②主載波有效覆蓋，副顏色光載波無效覆蓋區(qū)；

(3)第一種情況中，終端優(yōu)先接入二種副顏色光載波，為處于小區(qū)邊緣，只能通過接入主顏色光載波接入進行通信的終端預留出頻譜資源；