引用本文:
潘超,郭心悦. 基于OFDMA的多小区协作可见光通信系统二维功率分配算法[J]. 光通信技术,2023,47(5):6-11.
潘超,郭心悦
(上海理工大学 光电信息与计算机工程学院,上海 200093)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:为了消除可见光通信系统中多小区和多用户信号干扰,提出一种基于正交频分多址(OFDMA)的多小区协作可见光通信系统二维功率分配算法。首先,根据信道情况,采用OFDMA多小区协作资源分配算法给信道情况差的用户分配更高的功率;然后,根据信道信息求解共照区域用户多个协作发光二极管(LED)的发送功率比,得到最优的目标叠加星座。仿真结果表明:与平均功率分配算法相比,一维功率分配算法误码率性能平均提升了16%;与一维功率分配算法相比,二维功率分配算法误码率性能平均提升了10%。
关键词:可见光通信;协作资源分配;功率分配;多小区;多用户;正交频分多址
中图分类号:TN929.12 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2023)05-0006-06
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2023.05.002
0 引言
可见光通信(VLC)因具有更快的理论通信速率、更强的通信安全性、更加绿色环保等优点,正受到越来越多的关注[1-7]。在VLC的常见场景中,每个发光二极管(LED)的覆盖范围内都有可能存在多个用户,且这些用户的分布是随机的,这就导致了多用户干扰的出现。同时,由于LED的带宽限制,基于正交频分复用(OFDM)的正交频分多址(OFDMA)被广泛应用于VLC系统中,它不仅结构简单,还可以灵活地实现功率和带宽资源的分配[8-9]。CHEN C等人[10]提出了一种VLC混合非正交多址接入(NOMA)/OFDMA功率分配算法,该算法首先对每个用户进行两两分组,然后在同组内的用户之间以及不同组别之间,为信道状况较差的用户和组分配更高的功率,最终降低了系统的平均误码率。该算法只考虑了单小区的多用户分布情况,未考虑到多小区的资源分配问题,当不同组别用户同时处于多小区共照区域时,会造成小区之间的信号干扰。 LIAN J等人[11]提出了一种针对VLC多小区OFDMA的子载波及功率分配算法。该算法允许不同小区的用户复用子载波,并通过最大化每个用户的最小吞吐量来优化其调制指数,从而提高了系统吞吐量。然而,该算法假定每个用户仅由一个LED服务,未考虑到共照区域用户的资源分配问题。当多个LED同时为同一用户服务时,会引发载波间干扰(ICI),共照区域的用户间也存在小区间信号干扰[12]。
协作多点技术通过多个LED协作,将多个LED接入点(AP)的干扰问题转变成多个LED共同为用户服务的问题,可以提升系统性能[13]。多输入多输出(MIMO)技术作为协作多点技术中的一种,具有消除干扰、实现复用增益的优点,在协作资源分配中受到越来越多的关注[15]。基于此,本文针对多小区多用户VLC系统,提出一种基于OFDMA的多小区协作VLC系统二维功率分配算法,有效提升系统的误码率性能。
4 结束语
本文针对VLC一般场景下的多小区多用户分布的干扰问题,提出了一种基于OFDMA的多小区协作VLC系统,并为了进一步降低误码率,提出了一种多用户之间的二维功率分配算法。仿真结果表明:与平均功率分配算法相比,一维功率分配算法误码率性能平均提升了16%;与一维功率分配算法相比,二维功率分配算法误码率性能平均提升了10%。本文的研究成果可应用于多小区一般场景,为消除多小区多用户干扰,降低系统的误码率提供了新思路。