[发明专利]基于遗传算法的可见光通信系统接收功率优化方法

说明书

技术领域

本发明属于可见光通信系统技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于遗传算法的可见光通信系统接收功率优化方法。

背景技术

基于发光二极管LED的室内可见光通信技术，越来越受到学术界的关注。LED具有很多的优点，比如说辐射效率高、使用寿命长、能耗低、环境友好性等。和传统的光源相比，LED能够同时提供通信和照明。然而，由于室内镜面天花板等的镜面反射效应，可见光通信系统的多径传输是不可避免的。多径传输会导致位于不同位置的接收机接收到的功率是不均匀分布的，即位于房间中心的接收机能比位于角落的接收机接收到更多的功率。

为了减少不均匀功率覆盖的影响，目前也提出了一些方法，主要把重点放在控制LED光束和LED阵列分布上。例如Jupeng Ding等发表在Journal of the Optical Society of America A,2012,29(6):971-979.的题目为《Evolutionary Algorithm Based Uniform Received Power&Illumination Rendering for Indoor Visible Light Communication》的论文提出了用进化方法优化发射端LED阵列的发射功率来达到优化的目的，然而，这些方法不但降低了光照水平，同时还增加了传输的均方根时延扩展。此外，T.Komine等发表在Wireless Communications,IEEE Transactions,2009,8(6),2892-2900的题目为《Adaptive equalization system for visible light wireless communication utilizing multiple white LED lighting equipment》的论文提出了基于自适应均衡技术的优化方案，但自适应均衡技术实现起来十分复杂，成本也高。因此，在不影响光照水平和均方根时延的前提下，简单快捷地实现可见光通信接收功率分布的优化很重要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于遗传算法的可见光通信系统接收功率优化方法，简单快捷地实现可见光通信系统中接收功率分布的优化，提高接收功率的均匀性。

为实现上述发明目的，本发明基于遗传算法的可见光通信系统接收功率优化方法，包括以下步骤：

S1：将可见光通信系统的接收机组成的接收平面划分为M个区域，每个区域内的接收机采用透光率相同的聚光器，第m个区域聚光器的透光率记为l_m，m的取值范围为m＝1,2,…,M；

S2：设置遗传算法执行总次数K，进行K次遗传算法，每次遗传算法的具体步骤包括：

S2.1：将M个透光率l_m作为M个基因，组成一个个体L＝(l₁,l₂,…,l_M)，随机产生N个个体组成一个初始种群；

S2.2：设定基于接收功率的个体适应度的目标函数，设定原则为：接收功率分布越均匀，适应度越高；

S2.3：计算种群中每个个体对应的所有接收机的接收功率，并根据接收功率计算每个个体的适应度值；

S2.4：判断是否达到预设的遗传算法终止条件，如果不是，进入步骤S2.5，否则进入步骤2.6；

S2.5：根据适应度值进行算法中的选择、交叉、变异的操作得到子代种群，返回步骤S2.3；

S2.6：在最后一代子代种群中筛选出一个适应度值最大的个体作为最优透光率组合L_k＝(l_1,k,l_2,k,…,l_M,k)；

S3：将K次遗传算法得到的最优透光率组合L_k＝(l_1,k,l_2,k,…,l_M,k)进行平均，得到透光率组合的最终结果将该透光率组合应用于可见光通信系统。