一种基于NOMA的中继协作室内可见光通信方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于NOMA的中继协作室内可见光通信方法及系统，所述方法其包括如下步骤：通过中继协作，在两个独立的时隙内协作完成信源到目的节点的通信；在第二个时隙内，中继节点利用NOMA技术将来自信源节点和中继自身的信息在功率域上进行叠加，分别完成中继到两个目的节点的通信。本发明专利技术利用中继和NOMA技术，使得普通可见光协作通信系统中的中继能够在完成信源信息的传输的同时完成自身信息的传输。

A NoMA-based Interior Visible Communication Method and System for Relay Cooperation

【技术实现步骤摘要】
一种基于NOMA的中继协作室内可见光通信方法及系统
本专利技术属于室内可见光通信
，具体涉及到一种基于NOMA的室内可见光协作通信方法及系统。
技术介绍
作为一种新兴的无线通信技术，可见光通信(VLC，VisibleLightCommunication)以其实现简单，成本低廉，绿色安全的特性吸引了学术界和工业界的广泛关注。近年来，随着制造工艺的提高，发光二极管(LED，LightEmittingDiode)等成本低廉、可大规模量产的发光元器件已经广泛替代了传统照明设备。白光LED不但能够实现室内照明，其具备的调光功能更是能够将电信号通过光强变化的光信号发送出去。光电二极管(PD，PhotoDiode)等感光器件的使用能够将光强变化的光信号转换成相应的电信号。因此，利用LED和PD等光学元器件能够在实现室内照明功能的条件下实现VLC。VLC是未来实现封闭环境内，短距离高速通信的最优技术之一。同时在无线通信系统中，中继协作通信技术经常被应用于信源节点到目的节点的距离较远，信道条件太差不足以支撑信息传输的情况中，其可通过在信源节点和目的节点之间设立中继节点的方法，由信源节点将信息传输给中继节点，中继节点再将信息转发给目的节点，使得信源节点与目的节点之间的通信得以在比较好的信道条件下完成。在室内可见光通信系统中，信源节点和目的节点之间的可见光链路由于障碍物的存在可能被阻断，导致信息传输中断，因此需要引入相应的次光源作为中继来协助信源和目的节点之间的通信。近年来，NOMA技术(即非正交多址接入技术)作为一种新的多址接入技术得到了学术界的广泛关注。由于NOMA采取的是功率域叠加的方式来实现多种信号的同步传输，不同信号之间使用同一个频段进行传输。假设不同传输路径的信道条件已知，NOMA依据信道条件的好坏进行功率分配，信道条件差的分配较多功率。不同的信号直接叠加到一起发送出去，在信号接收端，依据功率的大小关系确定解调顺序。功率大的信号先解调，功率小的信号被当作噪声来处理。解调出第一部分的信号之后，从接收到的混合信号中减去解调出来的第一部分信号，再解调第二部分的信号。中继协作技术在室内可见光通信系统中的应用使得室内可见光通信的覆盖范围更加广泛；而NOMA技术在中继协作可见光通信系统中的应用使得系统中的中继节点不但能够转发信源信息，同时也能够发送中继自身信息给对应的目的节点。综上可知，有必要研发一种能够将上述技术有效结合在一起的技术，以使得室内可见光协作通信系统中的中继节点不仅仅用来转发信源节点的消息，同时也能发送自己的消息。
技术实现思路
鉴于现有技术中存在的弊端，本专利技术提供了一种基于NOMA实现多种信息同时转发的中继协作室内可见光通信方法，以有效解决
技术介绍
中所提及的技术问题。一种基于NOMA的中继协作室内可见光通信方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、在可见光通信系统中，通过中继协作，在两个独立的时隙内协作完成信源节点到目的节点的通信，所述可见光通信系统至少包括两个时隙，在第一个时隙内，信源节点对信源信息进行处理，得到第一可见光信号并将其发送给中继节点，中继节点得到来自信源节点的可见光信号，并将其转化成相应的电流信号；S2、在第二个时隙内，使得中继节点利用NOMA技术将来自信源节点和中继节点自身的信息在功率域上进行叠加，并分别完成中继节点到两个目的节点的通信。进一步的，S1包括如下步骤：S11、通过可见光通信系统的信源节点将信源消息转换成实数时域信号；S12、在第一时隙内，将所述实数时域信号转换成非负实数信号后进行强度调制，将包含信息幅度变化的电流信号转换成第一可见光信号并发送至中继节点，所述第一可见光信号随着光强信号幅度变化而变化；S13、在第一时隙末尾，将所述第一可见光信号解调还原成幅度变化的电流信号；S14、中继节点将得到的解调信号与中继节点自身要传输的信号依据NOMA技术进行叠加。进一步的，S2包括如下步骤：S21、在第二时隙中，将所述混合信号转换成时域信号并得到非负的实数信号；S22、对所述非负实数信号进行强度调制，得到第二可见光信号，分别通过不同的可见光信道发送给不同的接收节点即目的节点。S23、两个不同的接收节点接收到所述第二可见光信号后，分别将光强变化的第二可见光信号转换成幅度变化的电流信号。S24、在各接收节点对所接收到的电流信号进行解调，并结合所进行的削波噪声分析分别计算各自所需信号的信噪比以及吞吐量，并进行分析。本专利技术还提供了一种基于NOMA的中继协作室内可见光通信系统，所述可见光通信系统至少包括两个时隙，一个信源节点，一个中继节点以及两个分别与所述信源节点和中继节点对应的目的节点；其特征在于，所述可见光通信系统还包括：置于信源节点的发射模块，其用于将信源消息转换成实数时域信号，并在第一时隙内，将所述实数时域信号转换成非负实数信号后进行强度调制，将包含信息的电流信号转换成第一可见光信号并发送至中继节点，所述第一可见光信号的光强随着电流信号幅度变化而变化；所述中继节点，其用于在第一时隙末，将所述第一可见光信号解调还原成幅度变化的电流信号并将所述电流信号与中继节点自身要传输的信号依据NOMA进行叠加得到混合信号；该中继节点还用于在第二时隙中，将所述混合信号转换成时域信号并得到非负的实数信号，对所述非负实数信号进行强度调制，得到第二可见光信号，分别通过不同的可见光信道发送给不同的接收节点即目的节点；各所述接收节点，其用于在接收到所述第二可见光信号后，分别将光强变化的第二可见光信号转换成幅度变化的电流信号并对所接收到的电流信号进行解调，并结合所进行的削波噪声分析分别计算出各自所需信号的信噪比以及吞吐量后进行分析。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术利用中继协作通信技术使得室内可见光通信系统中的无法通信或者通信效果很差的信源节点和目的节点之间能够很好地实现通信；并利用NOMA技术，使得系统中的中继节点不但能够转发信源信息，同时也能够发送自身信息给相应的目的节点；本专利技术同时针对吞吐量提出了优化问题，得到了一系列最优系统参数，使得系统的吞吐量显著提高。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，而该专利技术不只限于本实例中所涉及的内容。图1是本专利技术所述方法对应的流程框图；图2是本专利技术具体实施方式中方法对应的模型图；图3和图4是本专利技术具体实施方式中方法对应的本实施例。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。基于上述设计方案，本专利技术设计了一种利用了NOMA技术来实现中继节点同时转发两种信息的技术。其通过中继协作，在两个独立的时隙内协作完成信源节点到目的节点的通信；在第二个时隙内，中继节点利用NOMA技术将来自信源节点和中继自身的信息在功率域上进行叠加，分别完成中继到两个目的节点的通信；且通过分析非线性削本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于NOMA的中继协作室内可见光通信方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、在可见光通信系统中，通过中继协作，在两个独立的时隙内协作完成信源节点到目的节点的通信，所述可见光通信系统至少包括两个时隙，在第一个时隙内，信源节点对信源信息进行处理，得到第一可见光信号并将其发送给中继节点，中继节点得到来自信源节点的第一可见光信号，并将其转化成相应的电流信号；S2、在第二个时隙内，使得中继节点利用NOMA技术将来自信源节点和中继节点自身的信息在功率域上进行叠加，并分别完成中继节点到两个目的节点的通信。

【技术特征摘要】
1.一种基于NOMA的中继协作室内可见光通信方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、在可见光通信系统中，通过中继协作，在两个独立的时隙内协作完成信源节点到目的节点的通信，所述可见光通信系统至少包括两个时隙，在第一个时隙内，信源节点对信源信息进行处理，得到第一可见光信号并将其发送给中继节点，中继节点得到来自信源节点的第一可见光信号，并将其转化成相应的电流信号；S2、在第二个时隙内，使得中继节点利用NOMA技术将来自信源节点和中继节点自身的信息在功率域上进行叠加，并分别完成中继节点到两个目的节点的通信。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S1包括如下步骤：S11、通过可见光通信系统的信源节点将信源消息转换成实数时域信号；S12、在第一时隙内，将所述实数时域信号转换成非负实数信号后进行强度调制，将包含信息幅度变化的电流信号转换成第一可见光信号并发送至中继节点，所述第一可见光信号随着光强信号幅度变化而变化；S13、在第一时隙末尾，将所述第一可见光信号解调还原成幅度变化的电流信号；S14、中继节点将得到的解调信号与中继节点自身要传输的信号依据NOMA技术进行叠加。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，S2包括如下步骤：S21、在第二时隙中，将所述混合信号转换成时域信号并得到非负的实数信号；S22、对所述非负实数信号进行强度调制，得到第二可见光信号，分别通过不同的可见光信道发送给不同的接收节点即目的节点。S23、两...

【专利技术属性】
技术研发人员：那振宇，王玉瑶，刘鑫，吴迪，张梦殊，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21