可见光通信系统灯组协同技术研究和实现

发布时间：2017-12-08 06:30

本文关键词：可见光通信系统灯组协同技术研究和实现

【摘要】：近年来,随着移动通信技术的迅猛发展,人们对通信的质量和效率有了越来越高的要求。除了对其传输速度的期待,人们更加希望其在成本和绿色环保领域发挥优势。而射频通信中的频谱资源短缺和电磁辐射问题使得人们尝试着寻求新的更加绿色的通信方式。因此,可见光通信应运而生。可见光通信技术凭借其频段不受限、节能环保、辐射干扰小等优点,成为了近年来的研究热点。本论文针对室内光通信的协作相关技术进行了研究,着眼于解决多灯多用户协作问题,从协作调度算法、MAC层协议层面的协作相关设计等多方面研究。首先,本文介绍了室内光通信系统基本原理。论文概述了室内光通信系统的基本系统模型,包括系统组成、信道和噪声模型。接着针对性探讨了室内光通信协作技术中的多个研究角度,指明了后续的研究思路。然后对可见光通信MAC层协议做了概述性介绍,对比了多种已有协议方案以便于后续对协议的改进优化。其次,本文对遮挡场景下的室内灯组布局优化问题进行了研究。论文针对几个代表性场景构建了室内遮挡的模型,同时综合各模型的出现概率和引入码间干扰因素下的信噪比分布情况,构建出了评估遮挡环境下通信质量的指标。除了考虑遮挡因素外,论文还以室内光强的均衡度作为另一个优化目标,再加入多个约束条件,得到一个多目标优化的模型,并通过线性加权因子的方式将其转化为单目标优化问题进行求解。通过控制加权因子的变化,仿真搜索得出了满足功能需求下的最优化灯组布局方案,同时给出了对应的光照强度分布和遮挡模型下的系统信噪比分布情况。接着,本文还研究了多用户干扰下光通信系统的灯组调度优化方案。论文采用了博弈论上经典的稳定婚姻匹配方案,给出了静态场景下兼顾系统容量和公平性的调度方案,针对公平性效果构建了新的评价模型。通过仿真验证了其相比于对比算法在系统容量保持较高水平的情况下又拥有出色的公平性优势。接着为了应对用户移动的场景,提出了局部性能优化的方案——"簇级调度"。同时探讨了在运动场景下调度的多用户复用方式,设计了在超帧内的时隙调度方式,并进一步研究了簇级调度中的多种激活模式。论文结合"簇级调度"与全局调度的各自优势提出了动态场景下的"混合式"调度方案。仿真结果验证了"混合式"调度对系统容量性能和算法调度时间的兼顾,并在不同的运动场景下表现结果类似,具有一定普适性。最后,本文介绍了可见光通信MAC层协议设计的协作部分内容。论文概述了已有的改进型可见光MAC层协议的整体框架和基础模块。然后针对协作部分功能提出了多设备数据传输时的时隙调度协作方案,阐述了其在三类可能的灯组关系场景中的可行性。另一方面论文完成了 MAC层协议设计中的切换模块设计,详细描述了设计流程。仿真模拟时,在Linux平台上,通过在主机运行灯组协调器程序、在多个树莓派运行设备程序,验证了各功能模块的有效性。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN929.1

【相似文献】

中国重要报纸全文数据库前8条

1 实习生叶璐璐本报记者杨桂兰;高质量完成灯组制作[N];自贡日报;2007年

2 记者林伟;万绿园大型灯展今晚试灯[N];海南日报;2009年

3 记者周姝;主打“低碳牌”“科技牌”[N];自贡日报;2011年

4 李肖鹏;趵突泉花灯进园了[N];华东旅游报;2007年

5 记者王培泉;让自贡百姓从“灯”中受益[N];自贡日报;2008年

6 王卫邋杨文俊;信合光电LED灯组新应用领域由用户定夺[N];中国高新技术产业导报;2008年

7 吴昌林记者　闫雪峰;国内最大光雕彩门完成[N];黑龙江日报;2006年

8 山东尤银刚王兴江;用一只开关实现吊灯的分组控制[N];电子报;2002年

中国硕士学位论文全文数据库前1条

1 李姝;可见光通信系统灯组协同技术研究和实现[D];东南大学;2017年