引用本文:

任嘉伟,汪涛,王超,等. 室内阵列可见光通信多用户信噪比优化算法[J]. 光通信技术,2020,44(9):18-22.

室内阵列可见光通信多用户信噪比优化算法

任嘉伟,汪 涛,王 超,李 盾,张光伟

(解放军战略支援部队信息工程大学 信息系统工程学院,郑州450000)

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摘要:针对室内可见光多灯阵列多用户通信信噪比优化问题,提出基于遗传算法的阵列通信灯选择优化算法。通过量化分析每个发光二极管(LED)灯信号发射路径延迟特性作为基因对信噪比的贡献度量值,以该度量值作为基因交叉和变异时的依据,采用最大信噪比贡献保留和最小信噪比贡献消除方法来改进一般遗传算法的交叉和变异过程。仿真结果表明:相比一般遗传算法,该优化算法收敛速度更快,获得的信噪比更高。

关键词:可见光通信;遗传算法;室内通信;基因交叉;基因变异

中图分类号:TN256 文献标志码:文章编号:1002-5561(2020)09-0018-05

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2020.09.004

0 引言
      可见光通信作为一种新兴的无线通信技术,具有通信速率高、信号对人体无危害、绿色无辐射以及与现有设备不存在电磁兼容问题等突出优点。特别是其与室内照明系统的天然结合,使可见光通信成为室内高速高密度通信的最优解决方案之一[1]。在典型的室内环境中,为了满足照明亮度标准,一般使用由数百个发光二极管(LED)灯珠组成的大规模LED阵列进行照明[2]。在可见光通信中,可以使用这些LED灯珠进行高速阵列通信。然而,不同LED灯珠与接收端的距离不同,其信号传播时间也不相同,这些传播时间不同的信号在接收端叠加后,将引起码间串扰,导致接收信噪比恶化。
   目前,针对室内大规模LED阵列通信条件下的多用户信噪比的优化问题,人们提出了许多方案。文献[3-4]提出了改进调制算法并设计了新型的接收机,然而这些方法都是利用所有LED灯珠进行通信的,没有考虑发射灯与接收机之间的不同延时造成的码间串扰。文献[5]经过深入研究多径和阵列延迟,提出了在可见光室内通信中产生码间串扰的主要原因是不同LED灯珠直射支路之间的路径延迟差异。文献[6-8]提出了LED灯珠动态布局算法,研究集中于提升接收信号能量,接收到的码间串扰被认为是多径效应产生的。文献[5,9]提出了基于遗传算法的通信LED灯珠选择算法,通过选择某些特定的LED灯珠作为通信阵元来实现码间串扰和信噪比的最优化,然而这些遗传算法都是使用一般的随机基因选择和变换,路径延迟差异等基因的实际意义并没有在基因变换中被利用,导致其遗传算法的收敛速度较慢,容易陷入局部最优解。因此,本文提出一种基于遗传算法的阵列通信灯选择优化算法。 

4 结束语
       针对室内大规模可见光阵列通信多用户信噪比优化问题,本文提出一种室内阵列可见光通信多用户信噪比优化算法。该算法以所有用户最小信噪比最大化为优化目标,在基因交叉和变异环节引入路径迟差,并设计交叉和变异准则。仿真结果表明:本文提出的优化算法具有更快的收敛速度,且可以获得更好的信噪比优化结果。收敛速度的加快将有利于遗传算法类优化方法在室内可见光通信领域的应用。