申请/专利权人：中通服中睿科技有限公司

申请日：2022-05-07

公开（公告）日：2024-07-05

公开（公告）号：CN114938244B

主分类号：H04B10/116

分类号：H04B10/116;H04B10/114;H04W72/0446;H04W72/0453;H04W72/541;H04W72/543;H04W72/542;H04W72/566;H04W16/14;H04B17/382

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.07.05#授权;2024.06.18#专利申请权的转移;2024.04.09#专利申请权的转移;2022.09.09#实质审查的生效;2022.08.23#公开

摘要：本发明涉及基于协作传输的室内VLC网络的时频资源分配方法，属于光通信技术领域。本发明所述的方法首先依据用户与接入点AccessPoint,AP的信道增益和AP的发射功率构造AP的加权无向干扰图，采用基于协作AP分簇的时间资源分配算法确定协作AP簇的数目，协作AP簇集合和协作AP簇的用户集合；其次，依据每个协作AP簇内的用户速率需求，确定用户在每个协作AP簇的调度时间占比；最后，采用基于干扰容忍的子载波分配算法确定每个协作AP簇的子载波关联矩阵，确定用户采用的子载波。本发明所述方法采用基于协作传输的资源分配方法，为室内VLC网络的用户分配时间资源和子载波资源，以改善室内VLC网络中多个VLCAP密集部署带来的小区间干扰，提升系统吞吐量和用户满意度。

主权项：1.基于协作传输的室内VLC网络的时频资源分配方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1：对室内VLC网络的M个用户和N个VLC接入点AccessPoint,AP，根据VLC的朗伯辐射模型计算用户到各AP的信道增益，每个用户选择信道增益最大的3个候选AP，确定各用户的服务AP集合和各AP的服务用户集合；依据用户到AP的信道增益和AP的发射功率，构造AP的加权无向干扰图G＝{V,E}，其中，节点集V表示室内VLC网络的N个AP集合，边集E表示所有边的权重值集合，且E＝{er,j|r＝1,2,...,N；j＝1,2,...,N}，er,j的计算公式如下： 其中，ζr,j＝Aj-Ar表示APr的干扰用户集合；ζj,r＝Ar-Aj表示APj的干扰用户集合；Aj为APj的服务用户集合；Ar为APr的服务用户集合；γ为光电探测器的光电转换效率；hi,j为用户i到APj的信道增益；Pj为APj的发射功率；S2：在G＝{V,E}中，采用基于协作AP分簇的时间资源分配算法，该算法先确定协作AP簇数目K，K个协作AP簇集合和每个协作AP簇的服务用户集合，再依据每个协作AP簇内的用户速率需求，确定每个用户在各个协作AP簇的调度时间占比；其中，基于协作AP分簇的时间资源分配算法的具体方法为：S201：依据用户信干噪比，K个协作AP簇的平均频谱效率的计算公式如下： 其中，为第k个协作AP簇的平均用户信干噪比；Ωk为第k个协作AP簇的服务用户集合；ηi,k为第k个协作AP簇的用户i的信干噪比，用户信干噪比的计算公式如下： 其中，Ci,k为用户i在第k个协作AP簇的服务AP集合；Qi,k为用户i在第k个协作AP簇的干扰AP集合；B0为子载波带宽；n0为噪声功率谱密度；S202：初始化K＝1，计算UK，令K＝K+1；S203：依据边权重值，AP的总干扰系数的计算公式如下： 其中，Ej为室内VLC网络中APj的总干扰系数；S204：按照各AP的总干扰系数由大到小的顺序对AP进行排序，前K个AP分配到K个协作AP簇，将未分簇的AP记入簇成员集合；S205：若簇成员集合为空集，则计算UK，执行步骤S206；否则，从簇成员集合中选择总干扰系数最小的AP，将该AP加入干扰最小的协作AP簇，将该AP从簇成员集合中删除，执行步骤S205；S206：若UKUK-1，则K＝K-1，确定K个协作AP簇集合和K个协作AP簇的服务用户集合，执行步骤S207；否则，进一步判断K＝N是否成立，若是，K＝N，确定K个协作AP簇集合和K个协作AP簇的服务用户集合，执行步骤S207；否则，K＝K+1，执行步骤S204；S207：依据每个协作AP簇的用户速率需求，协作AP簇的调度时间占比的计算公式如下： 其中，τk为第k个协作AP簇的调度时间占比；Di为用户i的用户速率需求；S3：依次对K个协作AP簇执行基于干扰容忍的子载波分配算法，确定每个协作AP簇的子载波关联矩阵；其中，基于干扰容忍的子载波分配算法的具体方法为：S301：若ηi,k≥ηth，用户的干扰强度阈值的计算公式如下： 其中，Ii,th为Ωk集合中用户i的干扰强度阈值；ηth为用户的信干噪比阈值；S302：依据用户速率需求和用户的传输速率，用户的子载波关联优先级的计算公式如下： 其中，χi为Ωk集合中用户i的子载波关联优先级；Ri为用户i的传输速率，计算公式如下： 其中，L为子载波数目；zi,l,k为第k个协作AP簇的子载波关联矩阵中第i行第l列的元素，zi,l,k取值为0或1，记第k个协作AP簇的子载波关联矩阵为Zk；S303：设l＝1，Zk＝[0]M×L；S304：从Ωk集合中选择子载波关联优先级最高的用户i*，将Zk的第i*行第l列的元素赋为1；执行步骤S305；S305：若Qi*,k集合为空集，则执行步骤S309；否则，由用户到AP的信道增益和AP的发射功率，计算Qi*,k集合中APj与用户i*的干扰信号强度，从Qi*,k集合中选择干扰信号强度最小的APj*，执行步骤S306；S306：若Aj*集合为空集，则从Qi*,k集合中删除APj*，执行步骤S305；否则，从Aj*集合中选择信道增益最大的用户i'，执行步骤S307；S307：若Ci*,k集合和Ci',k集合的交集不为空集，则从Aj*集合中删除用户i'，执行步骤S306；否则，由用户到AP的信道增益和AP的发射功率，计算Ci',k集合的所有AP到用户i*的干扰强度之和，记干扰强度之和为I'，执行步骤S308；S308：若I'Ii*,th，则从Aj*集合中删除用户i'，执行步骤S306；否则，将Zk的第i'行第l列的元素赋为1，执行步骤S309；S309：若lL，则输出Zk；否则，l＝l+1，转步骤S304；S4：依据K个协作AP簇的调度时间占比和K个协作AP簇的子载波关联矩阵，为每个用户分配时间资源和子载波资源。

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