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申请/专利权人：中通服中睿科技有限公司

摘要：本发明涉及基于模糊逻辑的混合多址接入VLC网络的资源分配方法，属于光无线通信技术领域。本发明所述方法在通过考虑当前网络和接入网络的用户信息为用户选择一种多址接入方式接入网络以及分配相应的功率资源。本发明所述方法包括模式选择和功率分配两个部分。在模式选择阶段，以用户数目，用户请求速率和用户信道增益为输入参数，通过基于模糊逻辑的NOMAOMA模式选择算法以及二次模式选择算法为用户选择适合的多址接入方式；在功率分配阶段，设计不均等的子载波间功率分配算法为OMA用户和NOMA用户组分配发射功率，设计基于差异性用户请求速率的组内功率分配算法为NOMA组内用户分配合适的发射功率。所述方法可以有效地提升VLC系统吞吐量和平均用户满意度。

主权项：1.基于模糊逻辑的混合多址接入VLC网络的资源分配方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1：统计请求接入VLC网络的用户数目，各用户请求速率，VLC网络的LED数目，并依据朗伯辐射模型计算各LED与各用户之间的信道增益，各用户接入信道增益值最大的LED，其中，用户n与LEDl之间的信道增益计算方法为： 上式中，A表示光接收机的接收面积，m为朗伯辐射系数，m＝-ln2log2[cosθ12]，θ12是LED的半功率角，dn,l是LED和第i个用户之间的直线距离，θn,l和φn,l分别是LED的发射角和第n个用户的接收角，ψFoV是光接收机视场角，TSφn,l是光集中器增益，gφn,l是光滤波器增益；S2：根据用户数目，各用户的最大信道增益值，各用户请求速率，输入到模糊逻辑系统中，根据模糊规则，进行模糊推理，通过解模糊得到模糊逻辑系统的输出值；其中，所述S2具体方法为：S201：根据用户数目，各用户信道增益最大值，各用户请求速率作为模糊逻辑的输入变量，根据梯形隶属度函数对模糊逻辑系统的输入变量进行模糊化，得到输入变量的模糊集，其中，梯形隶属度函数为： 上式中，x为输入参数，a和d是模糊集数值的上限和下限值，b和c是梯形隶属度函数fx拐点所对应的输入参数x的取值；S202：设置模糊规则，采用模糊规则的形式为：IfxisA，thenyisB，这里的A和B为由论域集合X和Y上的模糊语言值，“xisA”是前提，“yisB”就是结论；S203：根据输入变量的模糊集和设置的模糊规则进行模糊推理，在模糊推理过程中使用“与”逻辑运算规则；S204：采用质心法对模糊推理的结果进行解模糊，其计算公式如下： 上式中，Nl是用户数目，Yn表示第n个用户去模糊化后的输出精准值，fyw是隶属度函数，对应S201所述的给定参数名称的fx，yw是对应参数的横坐标，对应S201所述的确定参数名称的x，G是模糊逻辑系统里的输出隶属度函数的等级数；S3：根据设置的判断阈值，由输出值判断各用户归属VLC网络的模式集合，分别是：NOMA模式集合、OMA模式集合和处于中间状态的用户集合；其中，所述S3具体方法为：S301：根据模糊逻辑系统输出隶属度函数的论域范围，设置判断阈值Th1和Th2，其中Th1为论域范围的40％，Th2为论域范围的60％；S302：设S1,l为在第l个LED的NOMA用户集合，设S2,l为在第l个LED的OMA用户集合，设S3,l为在第l个LED的处于中间状态的用户集合，若由S204步骤计算得到的Yn大于Th2，则用户n加入集合S1,l，若Yn小于Th1，则用户n加入集合S2,l，若Yn处于Th1和Th2之间，则用户n加入集合S3,l；S4：采用NOMAOMA模式选择方法，对归属中间状态的用户集合中的用户进行二次模式选择；其中，：所述S4具体方法为：S401：若S1,l集合中用户数目为奇数，则从集合S3,l中选取解模糊输出值最大的用户加入S1,l中，保证NOMA集合的用户数目为偶数，否则，转步骤S402；S402：若集合S3,l中有信道增益差异值大于2×10-6的用户对，则将该用户对加入集合S1,l，并对S1,l中的用户根据信道增益值，降序排列用户在S1,l中，然后，将排序好用户进行首尾配对，形成NOMA用户组；S403：将集合S3,l中的剩余用户加入集合S2,l；S5：计算NOMA用户组和OMA用户的等效信道增益公式，并采用不均等的子载波功率分配算法为NOMA用户组和OMA用户分配发射功率；其中，S5的具体过程为：S501：计算OMA用户和NOMA用户组的等效信道增益公式，计算公式如下： 上式中，hi,l为连接LEDl的第i个OMA用户的信道增益，hs,j,l为连接LEDl的第j个NOMA用户组中强用户的信道增益，k代表子载波索引，是LEDl下的子载波数目，|S|表示集合S中用户的个数，Kl表示LEDl的子载波数目；S502：采用不均等的子载波功率计算公式，为第k个子载波上的NOMA用户组或OMA用户分配子载波发射功率，其中，不均等的子载波功率计算公式为： 上式中，Pk,l是LEDl的第k个子载波的发射功率，Pl是LEDl的发射功率；S6：根据基于差异化用户请求速率的组内功率分配算法，对NOMA用户组的各用户分配发射功率；其中，基于差异化用户请求速率的组内功率分配算法过程为：S601：对连接LEDl的第j对NOMA用户组的强用户，计算其功率分配因子；其中，强用户的功率分配因子的计算公式为： 上式中，γ＝γeoγoe，γeo是电-光转换系数，γoe是光-电转换系数，hs,j,l和hw,j,l分别是LEDl中的第j对NOMA用户组中强用户和弱用户的信道增益值，计算B是单个子载波的带宽，和分别是LEDl中的第j对NOMA用户组中强用户和弱用户的最小用户请求速率，σ2是均值为0的高斯白噪声的方差；Pj,l是VLC网络中LEDl的第k个子载波的发射功率；S602：确定连接LEDl的第j对NOMA用户组的弱用户的功率分配因子为1-αs,j,l；S603：计算连接LEDl的第j对NOMA用户组的强用户分配功率为Pj,l×αs,j,l；弱用户分配功率为Pj,l×1-αs,j,l；S604：对VLC网络中各个LED的各个NOMA用户组，重复S601-604步骤，完成各NOMA组内强用户和弱用户的功率分配。

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