【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光通信，具体涉及基于反射链路的室内可见光信道特性的主动获取方法。
技术介绍
1、室内可见光通信是近年来备受瞩目的新一代无线通信技术，它利用led灯作为发送器，通过可见光信号在室内进行信息传输。相较于传统的无线通信技术，室内可见光通信的优点明显：它具备了非常宽的传输带宽，可以实现更快的数据传输速率；它的信号稳定性更高，能较好避免因电磁波干扰造成的信号失真问题，而且它更加安全，不会产生电磁辐射；此外，它还具有兼容性强、环保等优点，备受各行业青睐。然而，室内可见光通信也存在不少挑战和缺陷。它的传输距离存在一定的限制；多径干扰问题也不可避免，这会影响其通信质量；此外，还需要专门设备支持，同时受到光源亮度和方向性的限制。
2、吕红浩等在2021年发表的论文“室内可见光通信系统中遮挡对传输性能的影响分析”，研究室内可见光通信系统中遮挡效应的影响，但是在分析过程中忽略了复杂的反射、折射、散射等多径效应的影响，仅从简化的角度分析了遮挡的影响。该方法存在的不足之处是，并未考虑遮挡以及多径效应的影响。
3、顾晓明等在2018年发表的论文“在室内环境下探讨滤波技术对可见光通信的影响”，探究了固定遮挡物对室内可见光通信系统中滤波技术的影响，并提出了一种基于自适应均衡的改进算法，能够有效降低固定遮挡物对通信性能的影响。该方法存在的不足之处是，并未考虑移动遮挡物效应。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供基于反射链路的室内可见光信道特性的主动获取方法，能够更加准确地捕
2、本专利技术所采用的技术方案是，基于反射链路的室内可见光信道特性的主动获取方法，具体按照以下步骤实施：
3、构建可见光通信信道，利用一组发射器和接收器构建反射链路；
4、计算无遮挡环境下室内可见光通信信道直射链路的脉冲响应；
5、计算可见光通信信道中，光线经过k次反射后，到达接收器的信号脉冲响应；
6、引入泊松计数计算可见光通信信道的直射链路遮挡概率；
7、计算可见光通信信道在时间域内信道特性的接收信号功率值。
8、本专利技术的特点还在于：
9、构建可见光通信信道具体过程为：
10、在室内天花板上固定连接发射器led，在同一水平面连接接收器光电探测器，在室内地面连接滤光器、光集中器、逆向调制器，发射器led、滤光器、光集中器、逆向调制器、接收器光电探测器形成反射链路。
11、计算无遮挡环境下室内可见光通信信道直射链路的脉冲响应具体表达式为：
12、
13、其中，apd是光电探测器的物理有效面积，aω是光电探测器接收有效面积，m是朗伯辐射系数，其大小由辐射半功率角φ1/2来决定；cos表示余弦操作，φ是辐照角，ψ是入射角，ts(ψ)是滤光器增益，τr是光学透过率，d1是led与逆向调制器之间的距离，d2是逆向调制器与光电探测器之间的距离，δ(·)表示冲激函数，t表示无遮挡环境下室内可见光通信信道直射链路的脉冲响应的时间参数，c表示光速，表示光线的传播时间，g(ψ)是光集中器增益，ψfov表示入射视场角。
14、光集中器增益表达式为：
15、
16、计算可见光通信信道中，光线经过k次反射后，到达接收器的信号脉冲响应具体过程为：
17、第k次反射链路的脉冲响应是指可见光通信信道中，光线经过k次反射后，到达接收器的信号脉冲响应，形成的脉冲响应模型表示为：
18、h(k)(t)＝αk∫h(0)(τ)g(k)[p(k)(t)-p(0)(τ)]dτ
19、其中，h(0)(t)表示没有经过任何反射时的通道脉冲响应，αk表示第k次反射链路的能量衰减系数，g(k)[p(k)(t)-p(0)(τ)]表示第k次反射链路通过反射表面引起的光强度变化，p(0)(t)为直射链路的路径，p(k)(t)表示第k次反射链路的路径；
20、获得1～n次反射链路的脉冲响应表示为：
21、
22、其中，αi表示第i次反射后的信号衰减系数，ri表示第i次反射的反射系数，hi(t)表示第i次反射后的脉冲响应，τi表示第i次反射的时延。
23、引入泊松计数计算可见光通信信道的直射链路遮挡概率具体过程为：
24、假设单位时间内，平均有λ个用户经过直射链路，则时间间隔t内有k个用户经过直射链路的概率为：
25、
26、其中，e为自然常数；
27、令l为直射链路长度，v为用户移动速度，则在时间间隔t内，一个移动速度为v的用户在直射链路上移动d的距离为：
28、d＝vt
29、将直射链路长度l和每个用户经过的区间长度d代入，得到单位时间内，随机移动的平均用户数量为：
30、
31、直射链路在时间间隔t内被k个用户遮挡的概率为：
32、
33、计算可见光通信信道在时间域内信道特性的接收信号功率值具体过程为：
34、将无遮挡环境下，室内可见光通信信道的反射链路的脉冲响应、1～n次反射链路的脉冲响应，分别乘以该链路未被不定量随机移动用户遮挡的概率，将所有链路对应的结果相加，得到不定量随机移动用户环境下室内可见光通信信道反射脉冲响应：
35、h(t)＝h(t)p(k)＝[h1(t)+h2(t)]p(k)
36、其中，p(k)＝1-p(k)；
37、对室内可见光通信信道反射脉冲响应在时域积分，得到信道在该时间域内描述信道特性的接收信号功率值。
38、本专利技术有益效果是：
39、本专利技术基于反射链路的室内可见光信道特性的主动获取方法，将可见光通信信道的直射链路及1～n次反射链路的脉冲响应，乘以每个链路未被不定量随机移动用户遮挡的概率，以克服现有技术只能应用于空旷房间、无法考虑到遮挡效应的不足。本专利技术方法不仅适用于无线光通信中存在多个移动用户的室内环境，而且可以适应复杂的遮挡场景。
40、本专利技术基于反射链路的室内可见光信道特性的主动获取方法大大扩展了应用范围，带来了更广泛的实际应用可能性。同时，将泊松计数的概念引入到本方法中，以描述遮挡物的分布和数量，不仅可以更加精确地计算可见光通信信号被遮挡的概率，同时也能够更加准确地捕捉到移动用户在室内环境中所产生的复杂遮挡情形。因此，本专利技术方法不但可以克服现有技术的不足，而且还能够更好地应对移动用户和遮挡等复杂因素对可见光通信信道性能的影响，从而有望成为实现高效室内可见光通信的重要技术手段。
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1.基于反射链路的室内可见光信道特性的主动获取方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
2.根据权利要求1所述基于反射链路的室内可见光信道特性的主动获取方法，其特征在于，所述构建可见光通信信道具体过程为：
3.根据权利要求2所述基于反射链路的室内可见光信道特性的主动获取方法，其特征在于，所述计算无遮挡环境下室内可见光通信信道直射链路的脉冲响应具体表达式为：
4.根据权利要求3所述基于反射链路的室内可见光信道特性的主动获取方法，其特征在于，所述光集中器增益表达式为：
5.根据权利要求1所述基于反射链路的室内可见光信道特性的主动获取方法，其特征在于，所述计算可见光通信信道中，光线经过k次反射后，到达接收器的信号脉冲响应具体过程为：
6.根据权利要求1所述基于反射链路的室内可见光信道特性的主动获取方法，其特征在于，所述引入泊松计数计算可见光通信信道的直射链路遮挡概率具体过程为：
7.根据权利要求6所述基于反射链路的室内可见光信道特性的主动获取方法，其特征在于，所述计算可见光通信信道在时间域内信道特性的接收信号功率值
...【技术特征摘要】
1.基于反射链路的室内可见光信道特性的主动获取方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
2.根据权利要求1所述基于反射链路的室内可见光信道特性的主动获取方法，其特征在于，所述构建可见光通信信道具体过程为：
3.根据权利要求2所述基于反射链路的室内可见光信道特性的主动获取方法，其特征在于，所述计算无遮挡环境下室内可见光通信信道直射链路的脉冲响应具体表达式为：
4.根据权利要求3所述基于反射链路的室内可见光信道特性的主动获取方法，其特征在于，所述光集中器增益表达式为：...
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