基于鲸鱼优化算法的室内可见光通信LED布局

发布时间：2020-12-17 19:29

　　针对由于室内照度不均匀导致的通信性能不均衡的问题,提出基于一种新型的启发式优化算法——鲸鱼优化算法(WOA)的LED布局设计方案,即利用WOA算法的收敛速度快、全局寻优能力强、求解效率高等优点对LED布局进行优化。首先,以室内照度均匀度为目标函数,迭代优化得到LED布局;其次,根据优化后的布局,对室内光照度、接收功率、误码率进行仿真分析;最后,将WOA算法和遗传算法(GA)的收敛曲线进行比较。在布置有4个LED阵列的房间中,经WOA算法优化布局的照度均匀度比GA算法提高了12.8%,平均接收功率优于GA算法0.659 8 dBm,并且WOA算法的收敛速度更快,最终收敛值更优。因此,考虑照明和通信,WOA算法是更好的选择。 

【文章来源】：光电子技术. 2020年03期 北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

室内VLC系统模型

在WOA算法中，数学模型主要分为三种捕食行为：包围猎物、螺旋式更新位置、搜索猎物。(1)包围猎物。根据文献[10]中提出的数学模型，鲸鱼可以找到猎物的位置并将其包围，假设将当前处于最优包围猎物位置的个体位置作为目标猎物的位置，其他个体朝着目标猎物不断更新位置，其位置更新的表达式为：

如图3所示为WOA算法的工作流程图，首先对初始种群进行更新，然后使公式（19）的适应度不断优化，最后当达到算法的终止条件或者迭代次数时结束算法，得到LED布局的最优解。此外，提出均匀照明率（uniform illuminance ratio,UIR）的概念，其是指最小光照度Emin与平均光照度Emean的比值，可表示为：

【参考文献】：
期刊论文
[1]6G移动通信网络:愿景、挑战与关键技术[J]. 赵亚军,郁光辉,徐汉青.  中国科学:信息科学. 2019(08)
[2]基于能量最优的室内可见光通信LED布局[J]. 王加安,车英,吕超,王馨兰,郭林炀.  光学学报. 2017(08)
[3]采用遗传算法的可见光通信LED阵列分布优化[J]. 傅玉青.  华侨大学学报(自然科学版). 2015(06)
[4]基于LED灯的室内可见光通信系统仿真分析[J]. 沈振民,蓝天,王云,王龙辉,倪国强.  红外与激光工程. 2015(08)
[5]一种改进的可见光通信系统SNR均匀性优化方法[J]. 张健,王辉.  重庆邮电大学学报(自然科学版). 2015(01)



本文编号：2922572