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刘春, 徐伟强. VLC/RF异构网络融合小区缩放的功率控制与用户关联联合优化[J]. 光通信技术,2025,49(1):12-16.

VLC/RF异构网络融合小区缩放的功率控制与用户关联联合优化

刘 春, 徐伟强

(浙江理工大学 信息科学与工程学院,杭州 310018)

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摘要:射频(RF)无线通信系统面临频谱短缺和接入拥塞问题,而可见光通信(VLC)与RF融合可互补实现高数据速率和广覆盖优势。针对室内混合VLC/RF异构网络场景,提出了融合小区缩放的功率控制与用户关联联合优化方案,旨在功率和用户服务质量(QoS)约束条件下最大化系统总传输速率。通过将该问题建模为一个多变量耦合的混合整数非线性规划(MINLP)优化问题,并采用了优化求解器BARON进行有效求解。仿真结果表明,融合小区缩放的VLC/RF异构网络能够实现更优的功率分配和用户关联,提高了系统总传输速率。

关键词:可见光通信;异构网络;小区缩放;功率控制;用户关联

中图分类号:TN256 文献标志码:文章编号:1002-5561(2025)06-0012-05

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2025.01.003

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这篇文章是关于室内混合VLC/RF异构网络中融合小区缩放的功率控制与用户关联联合优化方法的研究报告,主要探讨了如何通过优化功率分配和用户关联来提高系统总传输速率。以下是总结内容:

  1. 研究背景与动机

    • 传统RF通信面临频谱短缺和接入拥塞问题。

    • VLC具有高带宽和高速率优势,但覆盖范围受限且易受障碍物阻挡。

    • RFVLC融合可实现互补优势,小区缩放技术有助于优化网络性能。

  2. 研究目的

    • 提出融合小区缩放的功率控制与用户关联联合优化方法。

    • 目标是在功率和用户QoS约束下最大化系统总传输速率。

  3. 系统模型

    • 描述了一个室内VLC/RF异构网络系统,包括LED作为VLC APRF AP

    • 用户设备配备光电探测器和RF天线,接收VLCRF信号。

    • VLC AP通过开关控制覆盖范围,RF AP通过功率控制覆盖范围。

  4. 信道模型

    • RF信道模型考虑了路径损耗、信道增益和信噪比。

    • VLC信道模型使用了朗伯发射模型,考虑了LoS信道增益和信噪比。

  5. 优化问题

    • 将功率控制与用户关联联合优化建模为MINLP问题。

    • 考虑了用户只能由一个AP服务、至少一个VLC AP处于激活状态等约束。

    • 使用BARON求解器求解该优化问题。

  6. 仿真结果与分析

    • 仿真结果显示,融合小区缩放的VLC/RF异构网络方案优于其他方案。

    • 增加用户FOV会先增加后减小总传输速率,存在最优FOV值。

    • 用户关联优化对总传输速率影响最大,功率控制次之。

    • 随着总功率阈值增加,融合方案传输速率单调递增,VLC链路传输速率先增后稳。

  7. 性能比较

    • VLC/RF异构网络、VLC链路和RF链路方案相比,融合方案在传输速率上表现最佳。

    • 融合方案在多用户情况下能显著降低干扰,提高传输速率。

  8. 结论

    • 提出的融合小区缩放的VLC/RF异构网络方案能有效提高系统总传输速率。

    • 通过优化功率分配和用户关联,实现了在功率和QoS约束下的系统性能最大化。