[發明專利]可見光信息與能量同步傳輸網絡和速率最大化方法及裝置

在審

• 申請號: 202210230820.4
• 申請日: 2022-03-09
• 公開（公告）號: CN114598389A
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 張煜;熊軻;郭楊波;皇甫昱慧;鄭海峰;吳鵬;譚顯東;霍沫霖;單葆國;王成潔;唐偉;譚清坤;吳姍姍;李江濤;張成龍;冀星沛;姚力
• 申請（專利權）人: 國網能源研究院有限公司;北京交通大學
• 主分類號: H04B10/116
• 分類號: H04B10/116;H04L1/00;H04L41/14
• 代理公司: 北京八月瓜知識產權代理有限公司 11543
• 代理人: 秦瑩

1.一種支持多輸入單輸出的可見光信息與能量同步傳輸網絡和速率最大化方法，用于有N個LED和K個用戶設備的多輸入單輸出可見光信息和能量同步傳輸網絡，其中，n和k分別用來表示第n個LED和第k個用戶設備，其特征在于，所述方法包括：

計算可見光通信VLC系統的平均功率；

計算所述用戶設備的數據傳輸速率；

計算所述用戶設備的收集電量；

計算VLC系統的發射光功率；

根據所述平均功率、所述數據傳輸速率、所述收集電量、以及所述發射光功率構建用戶設備總和數據傳輸速率最大化優化模型并求解。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，計算可見光通信VLC系統的平均功率具體包括：

根據公式1計算總發射信號：

其中，其中是直流偏置向量，是與第k個UE相關聯的波束成形向量，為保證第n個LED的發射信號為非負值，即w_k滿足其中e_n是第n個元素等于1的全零向量，I_H是LED的最大輸入電流，表示給第k個UE傳輸的模擬實值數據符號，表示實數域，s_k的信號幅度滿足A_k表示給第k個UE傳輸的模擬實值數據符號峰值振幅；

根據公式2計算可見光通信VLC系統的平均功率：

其中，表示隨機變量x的期望。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，計算所述用戶設備的數據傳輸速率具體包括：

根據公式3計算第k個UE可達到的信息速率：

其中，α_i、β_i和τ_i通過求解方程組

獲得，函數T(x)定義為其中erf(x)是誤差函數表示第n個LED和第k個UE的PD之間的LoSVLC鏈路的信道增益，A_PD代表PD的物理區域，是第n個LED與第k個UE的PD之間的距離，φ_1,k,n和ψ_1,k,n分別表示從第n個LED到第k個UE的PD的輻照角和入射角，代表蘭伯特指數，Φ_1/2是半照度下的半角，g_of表示濾光器增益，G(ψ_1,k,n)表示聚光器增益，其中ρ₁表示聚光器的折射率，Ψ_FoV,1是PD視場的半角，h_k為N個LED與第k個UE的PD之間的信道增益向量，對于第k個UE，去除直流偏置后，接收到的信號為其中第一項是第k個UE的期望信號，第二項是其他UE的信號對第k個UE的干擾，表示加性高斯白噪聲(AWGN)，σ²表示噪聲功率，表示數學期望為μ、方差為σ²的正態分布，此外，γ和η分別表示電-光和光-電的轉換因子。