[发明专利]一种基于遗传算法的室内可见光通信LED阵列布局优化方法

说明书

技术领域

本发明属于室内可见光通信技术领域，涉及一种可见光通信中基于遗传算法的LED阵列 布局优化方法。

背景技术

用可见光通信技术(VLC,VisibleLightCommunication)以其保密性好、频谱资源丰富、对 人体无害等特点逐步成为未来近距离无线通信技术的热门候选技术。在室内VLC系统中，由 于房间尺寸、信号的多径传输以及物体表面的反射特性等因素，在通信平面的不同接收位置 接收到的光功率会有显著差异，从而严重制约VLC系统的通信性能。在室内环境下，怎么样 在所有的接受位置获得一致的功率和照明分布，对于提高通信的可靠性具有重要意义。

室内白光LED(LightEmittingDiode)光源阵列布局决定室内光照度和光功率的空间分布。 所以，设计白光LED可见光通信系统时，应兼顾照明和通信的双重要求。合理设计光源阵列， 使室内的光照度符合照明标准，同时使得光功率分布在室内呈现均匀分布。根据国际化照明 的标准，办公室的光照度要求在300-1500勒克斯之间。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于遗传算法的室内可见光通信LED阵列布局优 化方法，该算法能够解决在现有的室内LED阵列布局下，接收平面上接收功率不均匀的问题。 优化后的LED阵列布局可以减少接收平面上的接收功率波动，提高通信系统的可靠性。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可见光通信中基于遗传算法的LED阵 列布局优化方法，该算法包括以下步骤：

(1)以房间的长为x轴，宽为y轴建立坐标系，构建基因。根据房间的长度信息L和宽度 信息W来构造基因库，进而构建染色体，并创建初始种群。

(2)设置进化代数为t，并初始化进化代数t＝0；

(3)依照公式F(i)＝dif(i,j)/E{[P_r-E(P_r)]²}来计算出种群中每个个体的适应度值；其中， i为种群中的第i个个体，dif(i,j)表示两个个体的差异值，E(P_r)表示对接收平面上所有接收 点的接收功率求期望。

(4)依照每个个体被选择的概率执行选择操作。

(5)判断当前的进化代数t是否大于最大进化代数t_max，或者连续t_cont代种群中最优个体 的适应度值未变化；满足以上任意一个条件则转到步骤(8)；若不满足以上任意一个条件，则 令进化代数t＝t+1。

(6)对种群中的个体按照交叉概率P_cro执行交叉操作；

(7)以种群中的个体按照变异概率P_mut执行变异操作，返回步骤(3)；

(8)找出种群中适应度值最大的个体，根据该个个体解码出每个LED阵列的最佳坐标， 即为优化后的LED阵列布局。

进一步的，步骤(1)中所述的种群初始化方案包括以下步骤：

(1.1)种群中的每个个体(也称染色体)具有如下的形式：

CS＝((x₁,y₁),(x₂,y₂),...,(x_N,y_N))

其中，N代表房间中天花板上的LED阵列个数，(x_i,y_i)表示一个基因，x和y分别代表 LED阵列的横坐标和纵坐标，并且x和y的取值范围为x_i∈geneLibx,y_i∈geneLiby，满足如 下的式子：