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专利号: 2019100604288
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-08-19
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种室内VLC‑WiFi混合通信系统接入选择方法,其特征在于:为抑制VLC级联系统发射光路易被遮挡问题以及光视距链路盲区,根据VLC信道状况,为VLC极端信道状况下的用户设计优先接入原则;为加强用户与AP之间的相互选择,基于引力理论改进收‑发端的关联关系,设计改进的用户质量评估权重与接入点AP质量评估权重,找到用户与AP之间的最强吸引来优化用户的AP接入决策;包括以下步骤:步骤1:输入室内系统参数包括:根据室内环境的尺寸、发射端LED阵列的数目、初始的LED发射功率、LED被遮挡概率、LED阵列的器件参数、接收机位置、接收机的参数和接收点数目参数,为每个用户统计可用VLC AP集合,并计算信道增益,接收功率,信干噪比等室内VLC‑WiFi混合通信系统参数;输入算法执行所需要的参数包括:混合通信系统服务质量QoS衡量个数和干扰指示系数门限值;

步骤2:依据用户在VLC系统下信道增益与用户位置,将用户进行分类,将用户分为:极端VLC信道状况下用户,即可用VLC发射光路全部被遮挡或处于光视距链路盲区以及用户不受VLC相邻小区间干扰,以及剩余用户,并为极端VLC信道状况下用户优先选择接入点;

步骤3:为剩余用户在接收端建立面向系统服务质量QoS的加权信息矩阵,为用户评估可用AP质量评估权重,根据用户的偏好,提供高信干噪比、高接收功率和低负载、低历史中断概率的VLC AP,在发射端为VLC AP设计可服务用户的用户质量评估权重,使VLC AP偏好选择抗干扰性强的用户服务;

步骤4:由AP质量评估权重和用户质量评估权重计算用户与AP之间的相互吸引力;

步骤5:由用户与AP之间的最大相互吸引力,为用户选择合理VLC接入点;

所述步骤4中,依据得到的改进的AP质量评估权重和用户质量评估权重,计算用户与AP之间的相互吸引力gi,j:

其中fi,j为以接收端用户为中心求解的各可用AP质量评估权重;mi,j为以发射端为中心考虑用户抗干扰性能求解的用户质量评估权重;Nj为用户uj可用VLC AP总数;Dj,i为用户uj与VLC APi间物理距离。

2.根据权利要求1所述的一种室内VLC‑WiFi混合通信系统接入选择方法,其特征在于:所述步骤2具体通过以下方式实现:

结合VLC AP与WiFi AP覆盖范围与用户位置,划分两类极端信道;

第一种为VLC信道极差情况,此类用户受遮挡干扰影响或用户处于VLC视距链路盲区,导致不能接收到VLC信号,为使此类用户在调度过程中不被抛弃,此类用户在初始分配过程中执行弱者保护原则即选择WiFi AP接入;

第二种为VLC信道极好情况,若在考虑遮挡状况后,用户接收信号仅来自单一VLC AP或WiFi AP,表明该用户在当前网络中信道状况最优,不受VLC相邻小区间干扰,此类用户是潜在的精英用户,此时分析单一VLC信号形成原因,将精英用户分为两类,若去除被遮挡VLC AP后用户满足精英条件,但实际上距可用剩余VLC AP较远,处于WiFi AP覆盖中心处,此时WiFi AP可能提供更强SINR,精英优先准则为此类用户评估接收到的VLC等效信噪比和WiFiWiFi WiFi

信噪比,若VLC等效信干噪比ξ (VLC)>WiFi信噪比ξ ,则为用户选择VLC AP接入;反之,选择WiFi AP接入;第二类用户在可用VLC AP覆盖中心,此类用户利用精英优先准则直接接入VLC AP,抢占资源。

3.根据权利要求1所述的一种室内VLC‑WiFi混合通信系统接入选择方法,其特征在于:所述步骤3中,在接收端为用户uj检测出在当前调度周期N的可用AP集合Sj,并根据可用AP集合为待分配用户uj收集系统服务质量QoS信息,建立面向系统服务质量QoS的信息矩阵为:

n=4为步骤1输入QoS衡量个数,APi所提供各QoS越大,APi就越优秀;每行VLC APi属于uj的可用AP集合;矩阵中元素为步骤1计算出的参数,ξ是APi为用户uj提供的信干噪比;Pr为接收功率;设计 为uj可用VLC APi历史中断概率Phb的倒数,由各调度周期VLC AP中断概率可确定AP被遮挡状况,统计前N‑1个调度周期中uj可用VLC APi发生中断的次数可得历史中断概率Phb, 驱使用户选择不易发生中断的VLC AP进行接入;L为VLC AP负载依据动态负载权重公式确定:

其中Sj为用户uj检测出在当前调度周期N的可用AP集合,Fi表示VLC APi负载用户数,Li,j值越大,APi的负载越轻;当Fi=0也即APi空载时,Li,j被赋予大于当前分配阶段全局最大Li,j的权重值;动态负载权重公式能保证在接入点选择后期,用户能获得自适应加重的负载Li,j权重,且随着(Li,j)global逐渐增大,空载AP会获得线性增加的权重值,以达到接入点选择后期为低分配等级用户优先选择空载AP,达到均衡AP负载的效果。

4.根据权利要求1所述的一种室内VLC‑WiFi混合通信系统接入选择方法,其特征在于:所述步骤3中,考虑到AP提供的各QoS对信道状况不同的接收端用户表现出差异化影响程度,为自适应修正各QoS对用户的不同影响,提出能根据用户所受干扰状况自适应修正的QoS权重wn,对面向系统服务质量QoS的信息矩阵 进一步进行加权:式中,en表示QoSn的信息熵;max(en)、avg(en)分别为最大QoS信息熵和平均QoS信息熵;

PIj为用户uj的干扰指示系数,PIj被定义为:其中Ij表示用户uj的干扰AP总数,用户信道质量越好,Ij值越小;M为VLC AP总数;限制最大干扰指示系数PIj小于门限值Pth;自适应修正的QoS权重wn保证若QoSn信息熵大于平均值,则wn根据用户所受干扰状况能进一步放大该QoSn对接入决策的影响;若QoSn信息熵小于平均值,则直接采用干扰指示系数PIj根据用户受干扰状况缩小QoSn对接入决策的影响。

5.根据权利要求1所述的一种室内VLC‑WiFi混合通信系统接入选择方法,其特征在于:所述步骤3中,在发射端为VLC AP偏好选择抗干扰性强的用户服务,定义用户抗干扰系数PPIRi,j:

其中PPIRi,j为接收功率Pri,j对抗干扰Ij,PPIRi,j值越大,用户uj的抗VLC APi临近小区干扰的性能越强;将用户抗干扰性能作为评价标准,定义表征VLC APi对用户uj偏好的用户质量评估权重为:

用户质量评估权重保证从发射端考虑,若连接(VLC APi‑uj)的抗VLC APi临近小区干扰的性能越强,那么APi可服务的用户uj的用户质量评估权重mi,j取值越大,APi在所有可服务用户中将优先考虑为抗干扰性强的uj进行服务。