>[0024] 圖3為卡爾曼濾波優(yōu)化結果
[0025] 圖4為預切換過程
[0026] 圖5為系統(tǒng)性能分析
【具體實施方式】
[0027] 為了更好的說明本發(fā)明，一下參照附圖和實施例對本發(fā)明的具體實施做進一步詳 細的描述。
[0028] 室內可見光微蜂窩小區(qū)是指由LED燈作為數據信號發(fā)射源組成的一個個通信小 區(qū)，由于LED燈造價低廉，兼具照明和通信的功能，因而具有廣大的應用前景。這些LED燈 由協(xié)調器統(tǒng)一管理進行數據的分發(fā)，當用戶手持移動臺在室內可見光微蜂窩小區(qū)內接收服 務時，會處于靜止狀態(tài)和移動狀態(tài)，而當用戶移動時不可避免的要在相鄰小區(qū)進行切換。由 于可見光其獨特的視距性，無線通信中的切換方式在可見光通信中不是很適用，本發(fā)明就 是旨在解決這個問題。具體方案如下：
[0029] (1)移動臺一旦進入某個微蜂窩小區(qū)，VLC網絡協(xié)調器就開始每隔一定的采樣時 間T對移動臺進行定位，為了在單個LED燈下完成定位，我們在發(fā)送端額外增加了一個接收 上行紅外信號的ro，利用移動臺接收到的下行功率以及發(fā)送端ro接收到的兩個上行信號 功率，再結合可見光通信的信道公式，就能通過三邊算法得到移動臺在水平面上的坐標，但 是由于熱噪聲，散粒噪聲和反射信號的影響，最后得出的結果存在一定的誤差，所以我們要 將數據進行處理，以便提高系統(tǒng)的精確性。
[0030] (2)利用卡爾曼濾波器實時處理得到的位置信息從而提高定位的精度。在該過程 中，我們迭代更新每個采樣時刻移動臺的位置，由于卡爾曼濾波器不用記錄歷史狀態(tài)，只需 要保存上一時刻的協(xié)方差，所以卡爾曼濾波器實際上就是不斷的把協(xié)方差遞歸，從而估算 出最優(yōu)的狀態(tài)值，這里就是指移動臺的平面坐標，公式（1)中€保存的是濾波前移動臺的位 置信息和速度信息，Xt保存的是濾波后的。卡爾曼濾波器運行的速度很快，基本能實現實時 處理，所以協(xié)調器能夠實時監(jiān)測移動臺的位置，利用該位置信息協(xié)調器來決定是否啟動預 切換過程。
[0031] (3) -旦開始預切換過程，協(xié)調器會向移動臺發(fā)送信息通知移動臺開始監(jiān)測所有 接收到的信號，如果檢測到當前服務小區(qū)的信號質量比相鄰小區(qū)信號質量差，同時小于切 換閾值量，那么移動臺就通知協(xié)調器開始進行鏈路的切換。采用這種方式首先能保證用戶 數據的無縫傳輸；其次，由于預切換過程是由協(xié)調器來控制的，對移動臺的復雜度不會有任 何影響。
[0032] (4)當協(xié)調器將移動臺的鏈路從當前小區(qū)切換到目標小區(qū)時，協(xié)調器先將移動臺 的上行承載業(yè)務切換到目標小區(qū)，然后移動臺由原小區(qū)完成下行承載業(yè)務及信令而由目標 小區(qū)完成上行的承載業(yè)務和信令。此分別收發(fā)的過程持續(xù)非常短的一段時間，目標小區(qū)完 成相關配置后，移動臺將接收來自目標小區(qū)的信令信息，中斷和原小區(qū)的通信，但原小區(qū)并 不會立即停止廣播移動臺的信息，而是會持續(xù)一段時間直至移動臺離開小區(qū)的邊緣區(qū)域， 這里就又需要上述步驟（1)~（3)的信息，此時協(xié)調器才會停止該廣播信息，至此越區(qū)切換 完成。
【主權項】
1. 一種在室內微蜂窩可見光通信網絡中基于卡爾曼濾波的定位與越區(qū)切換方案，其特 征在于該方法的具體步驟為： (1) 在單個微蜂窩小區(qū)內完成定位； (2) 利用卡爾曼濾波器濾除噪聲影響，提高定位精度，此時迭代更新每個采樣時刻移動 臺的位置，由于卡爾曼濾波器不用記錄歷史狀態(tài)，只需要保存上一時刻的協(xié)方差，并進行多 次協(xié)方差遞歸，從而得出最優(yōu)的移動臺平面坐標； (3) 利用上述第2步的位置信息決定是否啟動預切換； (4) 如果移動臺接收到的當前小區(qū)信號功率同時小于相鄰小區(qū)的信號功率和切換閾值 功率，移動臺通知協(xié)調器開始鏈路切換，當協(xié)調器將移動臺的鏈路從當前小區(qū)切換到目標 小區(qū)時，協(xié)調器先將移動臺的上行承載業(yè)務切換到目標小區(qū)，然后移動臺由原小區(qū)完成下 行承載業(yè)務及信令而由目標小區(qū)完成上行的承載業(yè)務和信令，目標小區(qū)完成相關配置后， 移動臺將接收來自目標小區(qū)的信令信息，中斷和原小區(qū)的通信，但原小區(qū)并不會立即停止 廣播移動臺的信息，而是會持續(xù)一段時間直至移動臺離開小區(qū)的邊緣區(qū)域，此時協(xié)調器才 會停止該廣播信息，至此越區(qū)切換流程完成。2. 根據權利1所述的室內微蜂窩可見光通信網絡中基于卡爾曼濾波的定位與越區(qū)切 換方案，其特征在于步驟（1)中在單個微蜂窩小區(qū)內完成定位，具體步驟如下： 系統(tǒng)采用可見光下行，紅外上行的方案。VLC網絡協(xié)調器每隔一定的采樣時間T對移動 臺進行定位，為了在單個LED燈下完成定位，我們在發(fā)送端額外增加了一個接收上行紅外 信號的ro，利用移動臺接收到的下行功率以及發(fā)送端ro接收到的兩個上行信號功率，再結 合可見光通信的信道公式，就能通過三邊算法得到移動臺在水平面上的坐標。3. 根據權利1所述的室內微蜂窩可見光通信網絡中基于卡爾曼濾波的定位與越區(qū)切 換方案，其特征在于步驟（3)中啟動預切換過程，具體步驟如下： 協(xié)調器能夠時刻監(jiān)測移動臺的位置，所以當移動臺往微蜂窩小區(qū)邊緣移動時，如果和 發(fā)射端LED的水平距離超過一定距離后，此時協(xié)調器將會把移動臺的下行信息同時在當前 小區(qū)和某個相鄰小區(qū)內廣播，并準備好切換過程需要的資源，同時協(xié)調器會向移動臺發(fā)送 信息通知移動臺開始監(jiān)測所有接收到的信號來判斷是否需要啟動鏈路的切換。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種在室內微蜂窩可見光通信網絡中基于卡爾曼濾波的定位與越區(qū)切換方案，其具體實施步驟如下：移動臺在單個微蜂窩小區(qū)內完成定位；利用卡爾曼濾波器濾除噪聲干擾，提高定位精度；協(xié)調器結合上述的位置信息決定是否啟動預切換；移動臺利用接收到的信號功率信息通知協(xié)調器完成鏈路切換過程。本發(fā)明提供的可見光通信切換方法具有無縫覆蓋，系統(tǒng)開銷小的優(yōu)點。
【IPC分類】H04W36/08, H04B10/116, H04B10/114
【公開號】CN105162519
【申請?zhí)枴緾N201510631659
【發(fā)明人】黃治同, 熊節(jié)慶, 紀越峰
【申請人】北京郵電大學
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年9月29日