一種可見光通信接收信號功率優(yōu)化方法與裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及可見光通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可見光通信接收信號功率優(yōu)化方 法與裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 眾所周知，可見光通信技術(shù)是一種在白光LED(Lighting Emitting Diode，光放射 二極管）發(fā)明及應(yīng)用后發(fā)展起來的新興無線光通信技術(shù)。LED不僅可以提供室內(nèi)照明，而且 可以應(yīng)用到無線光通信系統(tǒng)中滿足室內(nèi)個人通信需求。
[0003]目前，室內(nèi)可見光信號分布優(yōu)化作為可見通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，該技術(shù)旨在提 高信號接收面可見光均勻度，以降低接收面接收信號接收功率波動，然而如何優(yōu)化室內(nèi)可 見光信號分布能力，以適應(yīng)復(fù)雜多變的業(yè)務(wù)環(huán)境，并兼顧照明功能仍是需要研宄的重要課 題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何通過LED發(fā)射功率以優(yōu)化信號接收面信號均 勻度的關(guān)鍵問題。
[0005] 為此目的，本發(fā)明提出了一種可見光通信接收信號功率優(yōu)化方法，包括以下具體 步驟：
[0006] S1 :對和聲退火算法的多個輸入?yún)⒘窟M(jìn)行周期性調(diào)整；
[0007] S2 :生成新解向量；
[0008] S3 :對退火過程進(jìn)行模擬；
[0009] S4 :對模擬后的優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行判斷。
[0010] 具體地，所述多個輸入?yún)⒘堪ǎ河洃泿烊≈蹈怕蔋MCR、微調(diào)概率PAR、微調(diào)幅度 BW、冷卻溫度T以及尺度參數(shù)G。
[0011] 具體地，所述和聲退火算法搜索過程包括兩部分，第一部分為和聲算法搜索，第二 部分為模擬退火算法搜索。
[0012] 具體地，所述和聲算法搜索與所述模擬退火算法搜索通過串行搜索方式實現(xiàn)。
[0013] 進(jìn)一步地，所述步驟S2具體包括：通過基本和聲算法的新解產(chǎn)生規(guī)則，獲取新的 LED發(fā)射功率優(yōu)化因子向量。
[0014] 進(jìn)一步地，所述步驟S3具體包括：
[0015] S31:將和聲庫HM中的最優(yōu)解作為局部最優(yōu)解，進(jìn)行多次抽樣搜索；
[0016] S32 :根據(jù)Metropolis法則，獲取模擬退火結(jié)果，并更新所述和聲庫HM。
[0017] 為此目的，本發(fā)明還提出了一種可見光通信接收信號功率優(yōu)化裝置，包括：
[0018] 調(diào)整模塊，用于對和聲退火算法的多個輸入?yún)⒘窟M(jìn)行周期性調(diào)整；
[0019] 生成模塊，用于生成新解向量；
[0020] 模擬模塊，用于對退火過程進(jìn)行模擬；
[0021] 判斷模塊，用于對模擬后的優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行判斷。
[0022] 具體地，所述多個輸入?yún)⒘堪ǎ河洃泿烊≈蹈怕蔋MCR、微調(diào)概率PAR、微調(diào)幅度 BW、冷卻溫度T以及尺度參數(shù)G。
[0023] 具體地，所述和聲退火算法搜索過程包括兩部分，第一部分為和聲算法搜索，第二 部分為模擬退火算法搜索。
[0024] 具體地，所述和聲算法搜索與所述模擬退火算法搜索通過串行搜索方式實現(xiàn)。
[0025] 進(jìn)一步地，所述生成模塊具體包括：第一獲取單元，用于通過基本和聲算法的新解 產(chǎn)生規(guī)則，獲取新的LED發(fā)射功率優(yōu)化因子向量。
[0026] 進(jìn)一步地，所述模擬模塊具體包括：
[0027] 搜索單元，用于將和聲庫HM中的最優(yōu)解作為局部最優(yōu)解，進(jìn)行多次抽樣搜索；
[0028] 第二獲取單元，用于根據(jù)Metropolis法則，獲取模擬退火結(jié)果；
[0029] 更新單元，用于根據(jù)獲取的所述模擬退火結(jié)果更新所述和聲庫HM。
[0030] 本發(fā)明公開了一種可見光通信接收信號功率優(yōu)化方法，旨在通過聯(lián)合調(diào)整LED 陣列信號發(fā)射功率以優(yōu)化接收器接收信號功率，提升可見光通信鏈路質(zhì)量。本發(fā)明將 LED功率調(diào)整過程量化為LED功率調(diào)整因子，與LED陣列相對應(yīng)，調(diào)整因子向量的所有取 值的排列組合構(gòu)成相應(yīng)的向量空間，即可行域，通過HSA(Harmony Simulated Annealing Algorithm，和聲退火算法），在可行域內(nèi)啟發(fā)式尋找最優(yōu)優(yōu)化因子向量，通過調(diào)節(jié)LED發(fā)射 功率，達(dá)到優(yōu)化接收器接收信號功率的目的。進(jìn)一步地，HSA的優(yōu)化經(jīng)驗通過集中式合作單 元，即HM (Harmony Memory，和聲庫）進(jìn)行共享，以加快優(yōu)化過程。本發(fā)明的方法能夠使可見 光通信系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前LED陣列布局，自適應(yīng)地完成LED發(fā)射功率優(yōu)化調(diào)整的過程，提升可見 光通信鏈路質(zhì)量。本發(fā)明還公開了一種可見光通信接收信號功率優(yōu)化裝置。
【附圖說明】
[0031] 通過參考附圖會更加清楚的理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點，附圖是示意性的而不應(yīng)理 解為對本發(fā)明進(jìn)行任何限制，在附圖中：
[0032] 圖1示出了本發(fā)明實施例中的一種可見光通信接收信號功率優(yōu)化方法的步驟流 程圖；
[0033] 圖2示出了本發(fā)明另一實施例中的一種可見光通信接收信號功率優(yōu)化方法的步 驟流程圖；
[0034] 圖3(a)、（b)示出了本發(fā)明實施例中的一種可見光通信接收信號功率優(yōu)化方法中 的優(yōu)化前后室內(nèi)可見光光強對比圖；
[0035] 圖4(a)、（b)示出了本發(fā)明實施例中的一種可見光通信接收信號功率優(yōu)化方法中 的優(yōu)化前后室內(nèi)可見光功率對比圖；
[0036]圖5示出了本發(fā)明實施例中的一種可見光通信接收信號功率優(yōu)化裝置的結(jié)構(gòu)示 意圖；
[0037]圖6示出了本發(fā)明實施例中的一種可見光通信接收信號功率優(yōu)化裝置的具體實 施圖。
【具體實施方式】
[0038] 本發(fā)明提出了一種可見光通信接收信號功率優(yōu)化方法與裝置，通過HSA算法，在 可行域內(nèi)啟發(fā)式尋找最優(yōu)優(yōu)化因子向量，以此為標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整LED發(fā)射功率參數(shù)，以優(yōu)化接收 面可見光功率覆蓋均勻度。
[0039] 下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0040] 為了更好的理解與應(yīng)用本發(fā)明提出的一種可見光通信接收信號功率優(yōu)化方法與 裝置，以如下附圖示例進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0041] 如圖1所示，本發(fā)明提出了一種可見光通信接收信號功率優(yōu)化方法，包括以下具 體步驟：
[0042] 步驟S1:對和聲退火算法的多個輸入?yún)⒘窟M(jìn)行周期性調(diào)整。其中，多個輸入?yún)⒘?包括：HMCR(Harmony Memory Considering Rate，記憶庫取值概率）、PAR(Pitch Adjusting Rate，微調(diào)概率）、微調(diào)幅度BW、冷卻溫度T以及尺度參數(shù)G。
[0043] 具體地，和聲退火算法和聲退火算法搜索過程包括兩部分，第一部分為和聲算法 搜索，第二部分為模擬退火算法搜索，且和聲算法搜索與模擬退火算法搜索通過串行搜索 方式實現(xiàn)。
[0044] 步驟S2 :生成新解向量。具體地，步驟S2具體包括：通過基本和聲算法的新解產(chǎn) 生規(guī)則，獲取新的LED發(fā)射功率優(yōu)化因子向量。
[0045] 步驟S3 :對退火過程進(jìn)行模擬。具體地，步驟S3具體包括：
[0046] 步驟S31 :將和聲庫HM中的最優(yōu)解作為局部最優(yōu)解，進(jìn)行多次抽樣搜索。
[0047] 步驟S32 :根據(jù)Metropolis法則，獲取模擬退火結(jié)果，并更新和聲庫HM。
[0048] 步驟S4:對模擬后的優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行判斷。
[0049] 本發(fā)明提出的一種可見光通信接收信號功率優(yōu)化方法，通過HAS算法，在可行域 內(nèi)啟發(fā)式尋找最優(yōu)優(yōu)化因子向量，以此為標(biāo)準(zhǔn)調(diào)節(jié)LED發(fā)射功率，以優(yōu)化信號接收面可見 光功率覆蓋均勻度，其中，HAS的優(yōu)化經(jīng)驗是指該算法在可行域內(nèi)的搜索路徑，將某次搜索 路徑所得的最優(yōu)值記錄在和聲庫中，即通過集中式合作單元，即和聲庫HM進(jìn)行共享，以加 快優(yōu)化過程。
[0050] 為了更好的理解與應(yīng)用本發(fā)明提出的一種可見光通信接收信號功率優(yōu)化方法，結(jié) 合圖2-4進(jìn)行以下示例，且本發(fā)明不局限以下示例。
[0051] 本發(fā)明提出的基于HSA算法的室內(nèi)可見光功率覆蓋優(yōu)化方法，室內(nèi)場景模型 描述如下：其中，房間尺寸：長*寬*高=5*5*3m，室內(nèi)天花板、墻壁、地面反射系數(shù)： 0. 8, 0. 5, 0. 2。I個信號發(fā)射器（即LED燈組）均勻分布于天花板，49個LED燈組成一個信 號發(fā)送器，LED間隔4cm，呈正方形分布。J個信號接收器均勻分布于高度為0.85m的水平 面。
[0052] 具體地，未使用本方法時，對接收器&，其接收信號功率包括直射路徑分量Hd(0)， 反射路徑分量HMf (0)，則接收總功率如下式：
[0053]
【主權(quán)項】
1. 一種可見光通信接收信號功率優(yōu)化方法，其特征在于，包括w下具體步驟： 51 ;對和聲退火算法的多個輸入?yún)⒘窟M(jìn)行周期性調(diào)整； 52 ;生成新解向量； 53 ;對退火過程進(jìn)行模擬； 54 ;對模擬后的優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行判斷。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述多個輸入?yún)⒘堪ǎ挥洃泿烊≈蹈怕?HMCR、微調(diào)概率PAR、微調(diào)幅度BW、冷卻溫度T W及尺度參數(shù)G。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述和聲退火算法捜索過程包括兩部分，第 一部分為和聲算法捜索，第二部分為模擬退火算法捜索。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述和聲算法捜索與所述模擬退火算法捜 索通過串行捜索方式實現(xiàn)。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S2具體包括；通過基本和聲算法 的新解產(chǎn)生規(guī)則，獲取新的L邸發(fā)射功率優(yōu)化因子向量。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S3具體包括： 531 ;將和聲庫HM中的最優(yōu)解作為局部最優(yōu)解，進(jìn)行多次抽樣捜索； 532 ;根據(jù)Metropolis法則，獲取模擬退火結(jié)果，并更新所述和聲庫HM。
7. -種可見光通信接收信號功率優(yōu)化裝置，其特征在于，包括： 調(diào)整模塊，用于對和聲退火算法的多個輸入?yún)⒘窟M(jìn)行周期性調(diào)整； 生成模塊，用于生成新解向量； 模擬模塊，用于對退火過程進(jìn)行模擬； 判斷模塊，用于對模擬后的優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行判斷。
8. 如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述多個輸入?yún)⒘堪?；記憶庫取值概?HMCR、微調(diào)概率PAR、微調(diào)幅度BW、冷卻溫度T W及尺度參數(shù)G。
9. 如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述和聲退火算法捜索過程包括兩部分，第 一部分為和聲算法捜索，第二部分為模擬退火算法捜索。
10. 如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述和聲算法捜索與所述模擬退火算法捜 索通過串行捜索方式實現(xiàn)。
11. 如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述生成模塊具體包括；第一獲取單元，用 于通過基本和聲算法的新解產(chǎn)生規(guī)則，獲取新的L邸發(fā)射功率優(yōu)化因子向量。
12. 如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述模擬模塊具體包括： 捜索單元，用于將和聲庫HM中的最優(yōu)解作為局部最優(yōu)解，進(jìn)行多次抽樣捜索； 第二獲取單元，用于根據(jù)Metropolis法則，獲取模擬退火結(jié)果； 更新單元，用于根據(jù)獲取的所述模擬退火結(jié)果更新所述和聲庫HM。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種可見光通信接收信號功率優(yōu)化方法，包括：對和聲退火算法的多個輸入?yún)⒘窟M(jìn)行周期性調(diào)整；生成新解向量；對退火過程進(jìn)行模擬；對模擬后的優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行判斷。本發(fā)明將LED功率調(diào)整過程量化為LED功率調(diào)整因子，與LED陣列相對應(yīng)，調(diào)整因子向量的所有取值的排列組合構(gòu)成相應(yīng)的向量空間，即可行域，通過和聲退火算法在可行域內(nèi)啟發(fā)式尋找最優(yōu)優(yōu)化因子向量，通過調(diào)節(jié)LED發(fā)射功率，達(dá)到優(yōu)化接收器接收信號功率的目的。本發(fā)明能夠使可見光通信系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前LED陣列布局，自適應(yīng)地完成LED發(fā)射功率優(yōu)化調(diào)整的過程，提升可見光通信鏈路質(zhì)量。本發(fā)明還提出了一種可見光通信接收信號功率優(yōu)化裝置。
【IPC分類】H04B10-116, H04B10-564
【公開號】CN104539360
【申請?zhí)枴緾N201410773262
【發(fā)明人】田輝, 張平, 姚中強, 范博
【申請人】北京郵電大學(xué)
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月12日