室内可见光通信系统的用户调度方案的优化设计

发布时间：2017-11-08 17:23

  本文关键词：室内可见光通信系统的用户调度方案的优化设计

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【摘要】：可见光通信(Visible Light Communication,VLC)是一种新型的无线通信方式,由于它可以在实现照明的同时实现高速率的通信,而且通信过程中没有电磁污染,通信保密性高,所以可见光通信被认为是一种很有前景的通信方式。在VLC技术的发展中也存在着许多问题。在对室内可见光通信系统的研究中,大多数的研究工作多集中于点对点的VLC技术,这种一发一收的场景不涉及到用户间的干扰问题。所以,对于多个光接入点(Access Point,AP)传输数据到多个用户接收机的多用户可见光通信场景,由于一个AP在一个时隙内只能供一个用户使用,若一个AP的辐射范围内有多个用户,那么这几个用户间就存在干扰。而内部用户之间的干扰是限制系统性能的主要因素。因此,本文首先搭建了一个室内多用户VLC场景,并且设计了三种不同的AP布局:环型布局、蜂窝型布局和网格型布局。通信过程中,多个AP同时将信号传输给多个用户。然后本文研究了一种基于图论、贪心算法和虚拟单元概念的调度方案,并且与原有的调度方案进行了对比。在本文改进的方案中,我们首先引入了图论的方法,即用冲突图的方式来描述用户间的干扰,然后改进了用户的优先级因子和权重计算方式,这样,调度问题就转化为一个加权最大独立集(Maximum Weighted Independent Set,MWIS)问题。而对于MWIS问题,贪心算法无疑是最适用的。根据用户的权重找到冲突图的MWIS之后,就确定了当前时隙的活跃用户。对于每个活跃用户接收范围内的AP,它们将形成一个虚拟单元并传输信号相同的信号给该活跃用户,以增加多样性,这就是我们的调度方案。然后,我们在三种不同的LED布局下对比了我们改进的方案和原方案的速率总和,并且仿真找到了不同LED布局下最佳的视场角(Field of View,FOV)。仿真结果表明,我们的改进方案在改善用户速率总和方面,结果优于原方案,并且我们改进的方案还降低了硬件复杂度、减少了计算量。同样我们的调度方案实现了避免用户间的干扰,优化了整个系统的性能,在一定程度上保证了用户的公平性,有效地改善了室内可见光通信系统的通信质量。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.1

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本文编号：1158118