[发明专利]一种可见光通信系统功率优化的方法

说明书

一种可见光通信系统功率优化的方法，是利用改进的蚁群算法，对可见光通信系统进行功率优化，包括：完成可见光通信功率模型转化：通过寻找一组功率调节因子，实现接收机光功率平均化；进行目标函数设计：将接收机阵列整体的光功率作为优化目标进行目标函数设计；利用蚁群算法对功率调节因子进行寻优；若当前目标函数值Fa满足Fa≤0.36，则判定当前功率调节因子已达到最优，结束寻优过程。本发明减小了算法的复杂程度与人力资源的耗费，并解决了目标函数造成的偏移量过大的问题。本发明的方法在降低了算法的时间复杂度的同时，减小了优化后的功率与光照度偏移量。并且能够减轻由于优化所造成的光功率损失对信号的正常传输的影响。

技术领域

本发明涉及一种通信系统功率优化的方法。特别是涉及一种可见光通信系统功率优化的方法。

背景技术

室内可见光通信(visible-light communication，VLC)是一种基于白光发光二极管(light emitting diode，LED)的安全高速的无线通信技术。具有绿色环保、应用领域多样以及通信容量大等优点。得到了世界范围内的广泛关注。

传统室内可见光通信系统中，由于用户与LED发射机的相对位置不同，通信质量也有较大的不同。如何保证同一接收平面上得到相同的通信质量，即对可见光通信过程进行功率优化，一直是可见光通信领域的研究热点。现有研究使用传统蚁群算法生成一组功率调节因子，并通过反复试验的方式找到当前室内通信环境的最佳因子。通过最佳因子来确定当前室内环境最优的可见光通信信道模型，从而达到对可见光通信系统进行功率优化的目的。但是传统的蚁群算法采用方差作为待优化的目标函数，在降低了接收光功率偏移量的同时，也降低了平均光功率，从而造成了通信环境的劣化，并且人工筛选功率调节因子的方式造成了可靠性的降低以及人力与时间上的大量耗费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种可见光通信系统功率优化的方法，以接收平面最大最小功率差作为目标函数，并引入约束条件，减小了算法的复杂程度与人力资源的耗费，并解决了目标函数造成的偏移量过大的问题。

本发明所采用的技术方案是：一种可见光通信系统功率优化的方法，是利用改进的蚁群算法，对可见光通信系统进行功率优化，包括如下步骤：

1)完成可见光通信功率模型转化：通过寻找一组功率调节因子，实现接收机光功率平均化；

2)进行目标函数设计：将接收机阵列整体的光功率作为优化目标进行目标函数设计，得到：

其中，F_a为目标函数；maxP_r(R_mn)和minP_r(R_mn)分别为接收机阵列中接收机接收到的光信号光功率的最大值与最小值；

3)利用蚁群算法对功率调节因子进行寻优：以一个5×5×10的长方体外表面作为蚂蚁寻优模型，将传统一维路径寻优问题转化为三维，将16个节点均匀分布于长方体的四个侧面上，将蚂蚁分为两组，从坐标原点(0)出发，从两个方向进行路径寻优，并最终收敛至同一个终点(c)处；初始各节点上信息量相等，任一蚂蚁从当前线段(L_m)上的任一节点爬行至下一线段(L_m+1)上任一节点的时间相等，与节点间距离无关；因此蚂蚁同时从坐标原点(0)出发，同时到达终点(c)处，完成一次对功率调节因子的寻优；

4)若当前目标函数值Fa满足Fa≤0.36，则判定当前功率调节因子已达到最优，结束寻优过程。

步骤1)包括：

(1)根据可见光通信功率模型，依据如下公式对室内可见光通信系统进行搭建：