室内VLC-WiFi异构网络联合子载波分配与功率控制资源分配方法组成比例

本发明专利技术涉及室内VLC

【技术实现步骤摘要】
室内VLC
‑
WiFi异构网络联合子载波分配与功率控制资源分配方法


[0001]本专利技术属于光无线通信
，涉及室内VLC
‑
WiFi异构网络联合子载波分配与功率控制资源分配方法。

技术介绍

[0002]可见光通信(Visible Light Communication，VLC)
‑
无线保真(Wireless Fidelity，WiFi)异构网络由于通信速率高、能耗低、稳定可靠等优势，已经受到广泛的关注和研究。VLC网络通常采用多接入点(Access Point，AP)密集部署方案以实现室内通信的全覆盖。然而，多VLC AP的通信覆盖面积相互重叠会导致小区间干扰(Inter Cell Interference，ICI)问题的发生，从而影响用户体验以及系统吞吐量。通过设计有效的干扰管理方法，ICI可以在资源分配的过程中得到抑制，因此，基于干扰管理的资源分配方法能够极大地提升系统吞吐量性能。室内无线通信网络的资源分配即是指用户关联、载波分配和发射功率控制这三项内容，基于干扰管理的思路设计一种联合用户关联、载波分配和功率控制的资源分配方法对于系统性能提升至关重要。

技术实现思路

[0003]本专利技术的核心在于提供室内VLC
‑
WiFi异构网络联合子载波分配与功率控制资源分配方法，降低小区间干扰对用户速率的影响，提升系统吞吐量。
[0004]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]室内VLC/>‑
WiFi异构网络联合子载波分配与功率控制资源分配方法包括以下步骤：
[0006]S1：定义用户集合、VLC用户集合、VLC AP集合、VLC子载波集合、WiFi子载波集合。定义VLC子载波带宽为1MHz、WiFi子载波带宽为1MHz、VLC噪声功率谱密度为1
×
10
‑
21
、WiFi噪声功率谱密度为
‑
86dBm。定义VLC AP发射功率为10W。定义WiFi AP发射功率为20dBm。初始化用户集合为{1，2，
…
，25}、VLC AP集合为{1，2，
…
，16}、WiFi子载波集合为{1，2，
…
，22}、VLC用户集合为空集。首先，由VLC朗伯辐射模型计算用户到VLC AP的信道增益，由瑞利衰落信道模型计算用户到WiFi AP的信道增益，VLC子载波带宽乘以VLC噪声功率谱密度得到VLC噪声功率，WiFi子载波带宽乘以WiFi噪声功率谱密度得到WiFi噪声功率。其次，VLC AP发射功率乘以用户到VLC AP的信道增益得到用户到VLC AP的接收功率，WiFi AP发射功率乘以用户到WiFi AP的信道增益得到用户到WiFi AP的接收功率，用户到VLC AP的接收功率除以VLC噪声功率得到用户到VLC AP的信噪比，用户到WiFi AP的接收功率除以WiFi噪声功率得到用户到WiFi AP的信噪比。然后，采用基于AP负载均衡的用户关联算法，确定用户集合中每个用户是关联在WiFi AP集合中，或者用户关联在VLC AP集合中，并将关联到VLC AP集合中的用户保存在VLC用户集合中。
[0007]S2：定义用户请求速率，用户请求速率的取值范围为{20，40，60，80，100}。初始化用户请求速率。定义用户的关联VLC AP集合。判断用户与VLC AP集合中的VLC AP是否关联，
若是，将该VLC AP保存在用户的关联VLC AP集合中。定义光电转换系数为0.53A/W。由公式计算VLC用户集合中所有用户的优先级系数，η表示用户优先级系数；r表示用户请求速率；B表示子载波带宽；N0表示VLC噪声功率谱密度；γ表示光电转换系数；.j表示VLC AP的编号；A表示用户的关联VLC AP集合；P表示VLC AP发射功率；H
j
表示用户到编号为j的VLCAP的信道增益。然后，按照VLC用户集合中用户的优先级系数由大到小的顺序对VLC用户集合中用户进行排序，并依次采用基于干扰抑制的VLC子载波分配算法对用户的关联VLC AP分配子载波。
[0008]S3：定义用户的候选VLC AP集合。计算用户的候选VLC AP集合。将用户到VLC AP的信噪比值不为零的VLC AP保存在该用户的候选VLC AP集合中，对用户的候选VLC AP，采用基于残余干扰消除的VLC AP发射功率控制算法优化VLC AP集合中的VLC AP发射功率。
[0009]进一步，所述S1具体方法为：
[0010]S11：若用户到所有VLC AP的信噪比均小于该用户到WiFi AP的信噪比，则将该用户保存在VLC用户集合中，采用用户中心访问规则确定该用户的最大关联VLC AP数目，设用户的最大关联VLC AP数目为s，按照该用户到VLC AP的信噪比由大到小的顺序对VLC AP进行排序，使该用户关联前s个VLC AP；否则，判断WiFi子载波集合是否为空。
[0011]S12：若WiFi子载波集合是空集，则将该用户保存在VLC用户集合中，采用用户中心访问规则确定该用户的最大关联VLC AP数目，设用户的最大关联VLC AP数目为s，按照该用户到VLC AP的信噪比由大到小的顺序对VLC AP进行排序，该用户关联前s个VLC AP；否则，从WiFi子载波集合中随机选择一个子载波分配给该用户，并将该子载波从WiFi子载波集合中删除。
[0012]S13：定义量化单位为20。定义用户请求速率，用户请求速率的取值范围为{20，40，60，80，100}。初始化用户请求速率。对用户请求速率除以量化单位的计算结果向上取整数得到用户请求关联VLC AP数目。定义用户的候选VLC AP集合。将用户到VLC AP的信噪比值不为零的VLC AP保存在用户的候选VLC AP集合中。若用户的请求关联VLC AP数目小于或等于用户的候选VLC AP集合中的VLC AP数目，则确定该用户的最大关联VLC AP数目为用户的请求关联VLC AP数目；否则，确定该用户的最大关联VLC AP数目为用户的候选VLC AP集合中的VLC AP数目。
[0013]进一步，所述S2具体方法为：
[0014]S21：定义VLC AP的已分配子载波集合。初始化所有VLC AP的已分配子载波集合为空集。初始化VLC子载波集合为{1，2，
…
，40}。选择优先级系数最高的用户的关联VLC AP集合。若用户的关联VLC AP集合中存在已分配子载波集合不是空集的VLC AP，则将已分配子载波集合不是空集的VLC AP从用户的关联VLC AP集合中删除，将该VLC AP的已分配子载波集合中的所有子载波从VLC子载波集合中删除，判断当前用户的关联VLC AP集合是否为空集；否则，判断当前用户的关联VLC AP集合是否为空集。
[0015]S22：若用户的关联VLC AP集合是空集，则将用户的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.室内VLC
‑
WiFi异构网络联合子载波分配与功率控制资源分配方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1：首先，由VLC朗伯辐射模型计算用户到VLC AP的信道增益，由瑞利衰落信道模型计算用户到WiFi AP的信道增益，VLC子载波带宽乘以VLC噪声功率谱密度得到VLC噪声功率，WiFi子载波带宽乘以WiFi噪声功率谱密度得到WiFi噪声功率。其次，VLC AP发射功率乘以用户到VLC AP的信道增益得到用户到VLC AP的接收功率，WiFi AP发射功率乘以用户到WiFi AP的信道增益得到用户到WiFi AP的接收功率，用户到VLC AP的接收功率除以VLC噪声功率得到用户到VLC AP的信噪比，用户到WiFi AP的接收功率除以WiFi噪声功率得到用户到WiFi AP的信噪比。然后，采用基于AP负载均衡的用户关联算法，确定用户集合中每个用户是关联在WiFi AP集合中，或者用户关联在VLC AP集合中，并将关联到VLC AP集合中的用户保存在VLC用户集合中。S2：对关联在VLC AP集合中的用户，根据用户的请求速率，由公式计算VLC用户集合中所有用户的优先级系数，η表示用户优先级系数；r表示用户请求速率；B表示子载波带宽；N0表示VLC噪声功率谱密度；γ表示光电转换系数；j表示VLC AP的编号；A表示用户的关联VLC AP集合；P表示VLC AP发射功率；H
j
表示用户到编号为j的VLCAP的信道增益。然后，按照VLC用户集合中用户的优先级系数由大到小的顺序对VLC用户集合中用户进行排序，并依次采用基于干扰抑制的VLC子载波分配算法对用户的关联VLC AP分配子载波。S3：计算用户的候选VLC AP集合，将用户到VLC AP的信噪比值不为零的VLC AP保存在该用户的候选VLC AP集合中，对用户的候选VLC AP，采用基于残余干扰消除的VLC AP发射功率控制算法优化VLC AP集合中的VLC AP发射功率。2.如权利要求1所述的室内VLC
‑
WiFi异构网络联合子载波分配与功率控制资源分配方法，其特征在于：所述S1具体方法为：S11：若用户到所有VLC AP的信噪比均小于该用户到WiFi AP的信噪比，则将该用户保存在VLC用户集合中，采用用户中心访问规则确定该用户的最大关联VLC AP数目，用户的最大关联VLC AP数目记为s，按照该用户到VLC AP的信噪比由大到小的顺序对VLC AP进行排序，使该用户关联前s个VLC AP；否则，判断WiFi子载波集合是否为空。用户访问中心规则如S13所述。S12：若WiFi子载波集合是空集，则将该用户保存在VLC用户集合中，采用用户中心访问规则确定该用户的最大关联VLC AP数目，设用户的最大关联VLC AP数目为s，按照该用户到VLC AP的信噪比由大到小的顺序对VLC AP进行排序，该用户关联前s个VLC AP；否则，从WiFi子载波集合中随机选择一个子载波分配给该用户，并将该子载波从WiFi子载波集合中删除。S13：所述用户中心访问规则，是根据用户请求速率，对用户请求速率除以用户集合中的最小速率值并对计算结果向上取整数，得到用户请求关联VLC AP数目。定义用户的候选VLC AP集合，将用户到VLC AP的信噪比值不为零的VLC AP保存在用户的候选VLC AP集合中。若用户的请求关联VLC AP数目小于或等于用户的候选VLC AP集合中的VLC AP数目，则
确定该用户的最大关联VLC AP数目为用户的请求关联VLC AP数目；否则，确定该用户的最大关联VLC AP数目为用户的候选VLC AP集合中的VLC AP数目。3.如权利要求1所述的室内VLC
‑
WiFi异构网络联合子载波分配与功率控制资源分配方法，其特征在于：所述S2具体方法为：S21：根据用户的请求速率，计算用户优先级系数η，并按照VLC集合中用户的优先级系数由大到小的顺序对VLC用户集合中用户进行排序，选择优先级系数最高的用户的关联在VLC A...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘焕淋，蒲欣，陈勇，黄冰川，黄美娜，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：