【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光通信，涉及室内多色vlc-noma网络中基于协作传输的用户接入和功率分配。
技术介绍
1、近年来，各种通信设备不断涌现，传统射频(radio frequency,rf)通信技术面临频谱紧缺问题，可见光通信(visible light communication,vlc)因带宽大且不需认证等优点成为rf技术的合适候选。此外，多色vlc网络使用响应速度更高的多色发光二极管(light emitting diode,led)，可以提升网络容量。非正交多址接入(non-orthogonalmultiple access,noma)技术因为频谱利用率高以及支持大量用户接入等方面的优越性常与vlc网络结合。
2、在包含多个vlc的接入点(access point,ap)以及多个用户的室内多色vlc-noma网络中，用户接入vlc ap的选择影响着网络性能。传统的根据信道增益的用户接入算法没有数量限制，将会导致vlc ap间负载不均衡，这体现为某些vlc ap负载过重而其他vlc ap负载太轻甚至处于空闲。为提高频谱利用率，不同vlc ap使用相同的频谱资源，这将导致严重的小区间干扰。noma用户组内的小区边缘用户通信质量较低，导致用户公平性较低。为了减轻小区间干扰的影响并提高用户公平性，协作noma技术被引入到多色vlc网络中。强用户利用传输信息的直流分量收集能量，并将其用于转发弱用户的信息。因此，通信质量低的弱用户可以由vlc ap和强用户共同提供服务，提高弱用户数据速率，从而提高网络和速率和用户公平性。当网络
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供室内多色vlc-noma网络中基于协作传输的用户接入和功率分配，在提高网络和速率的同时提高用户公平性。
2、为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、室内多色vlc-noma网络中基于协作传输的用户接入和功率分配包括以下步骤：
4、1、室内多色vlc-noma网络中基于协作传输的用户接入和功率分配，其特征在于：该方法包括以下步骤：
5、s1：输入用户集合n＝{1,2,…,n}，n个用户随机分布在房间内，设用户设备离地高度h，vlc(visible light communication，可见光通信)的ap(access point，接入点)集合l＝{1,2,…,l}，vlc ap在下面描述中用ap表示；noma(non-orthogonal multiple access，非正交多址)用户组集合k＝{1,2,…,k}，k也是多色子载波集合；vlc ap的多色子载波总带宽b，设用户请求速率有6个候选等级，表示为δn∈{20mbps,30mbps,40mbps,50mbps,60mbps,70mbps}，用户最小需求速率的6个候选等级为vlc噪声功率谱密度为1×10-21，vlc ap发射功率为0.2w，射频传输总带宽为20mhz，射频噪声功率谱密度为174dbm/hz；将ap的r/g/b/y(red/green/blue/yellow)各色谱的发射功率的比值为0.239:0.291:0.405:0.065；设表示ap l的第k个noma用户组；表示ap l的第k个noma用户组的第n个用户；根据vlc的朗伯辐射模型，计算ap到用户的信道增益，确定多小区noma网络的各用户的sic(serial interferencecancellation，串行干扰消除)解码顺序因子，根据解码顺序因子值，升序排列noma组内的用户，计算noma组内各用户的接收信号电平值；
6、其中，ap l到noma用户组内用户n的信道增益的计算公式为：
7、
8、上式中，apd表示接收机的接收面积；m为朗伯辐射系数，m＝-1/log(cosφ1/2)，φ1/2为ap的led(light emitting diode，发光二极管)的半功率角，φ为led的发射角；dl,n为apl与用户n之间的距离；ψn为接收机入射角；ψc为接收机的视场角；接收机的光滤波增益和聚光器增益分别为t(ψn)和g(ψn)，且g(ψn)＝f2/sin2(ψc)，f为墙壁反射常系数；
9、其中，noma组内各用户的sic解码顺序因子的计算公式为：
10、
11、上式中，为ap分配给noma用户组的带宽；为noma用户组内用户n的信道增益；n0为噪声功率谱密度；in为用户n受到的小区间干扰，其计算公式为：
12、
13、上式中，为ap分配给用户r的发射功率；γ＝γeoγoe，γoe为led发射端的光-电转换效率，γeo为接收端的电-光转换效率；
14、其中，noma用户组内用户n从ap l的接收信号电平值可表示为：
15、
16、上式中，表示noma用户组内用户n从ap l获得的功率分配因子，表示ap l的第k个noma用户组获得的发射功率；为用户n接收信号电平的直流部分，ib为保证传输信号不为负的直流电平值；表示noma用户组内用户n与apl的关联用变量，其值定义为：
17、
18、s2：计算noma用户组内用户n的sinr(signal to interference plus noiseratio，信干噪比)，根据香农公式，计算noma组内强用户和弱用户通过led光信道获得的可达速率；将强用户解码信息通过强用户设备转发给弱用户，计算弱用户获得的解码转发信息的可达速率；
19、s3：计算noma用户组内的强用户从ap l发射的光信号中收集的能量计算noma组内强用户到弱用户的直接转发信道增益和获得的转发信息可达速率，比较弱用户的解码转发信息可达速率和中继转发信息的可达速率，选择较小值作为弱用户从强用户获得的信息可达速率，计算noma组内弱用户获得的总可达速率；
20、s4：依次对每个用户执行基于改进匹配博弈的用户接入算法，得到最优的ap与用户的关联矩阵，并根据ap与用户的关联矩阵将用户接入相应的ap多色子载波；
21、s5：依次对每个ap关联的各个noma用户组中的用户执行基于改进浣熊优化的功率分配算法，得到各个noma用户组内用户的最优的功率分配因子矩阵，根据ap与用户的关联矩阵以及每个noma用户组内用户的功率分配因子矩阵计算各个用户的可达速率，然后将各个用户获得的可达速率累加，计算网络的和速率；
22、其中，所述s2具体过程和步骤为：
23、s201：计算noma用户组内用户n的sinr值；
24、其中，sinr值γn的计算公式为：
25、
26、上式中，和为用户n遭受的noma用户本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.室内多色VLC-NOMA网络中基于协作传输的用户接入和功率分配，其特征在于：该方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的室内多色VLC-NOMA网络中基于协作传输的用户接入和功率分配，其特征在于：所述S2具体方法为：
3.如权利要求1所述的室内多色VLC-NOMA网络中基于协作传输的用户接入和功率分配，其特征在于：所述S3具体方法为：
4.如权利要求1所述的室内多色VLC-NOMA网络中基于协作传输的用户接入和功率分配，其特征在于：所述S4具体方法为：
5.如权利要求1所述的室内多色VLC-NOMA网络中基于协作传输的用户接入和功率分配，其特征在于：所述S5具体方法为：
【技术特征摘要】
1.室内多色vlc-noma网络中基于协作传输的用户接入和功率分配，其特征在于：该方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的室内多色vlc-noma网络中基于协作传输的用户接入和功率分配，其特征在于：所述s2具体方法为：
3.如权利要求1所述的室内多色vlc-noma网络中基于协作传输的用...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘焕淋，候杨洋，陈勇，袁夕淋，陈浩楠，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：
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