基于象限分割的迟滞软切换VLC-WiFi接入选择算法

针对解决无线网络频谱匮乏、用户频繁切换问题,本文提出一种基于象限分割的VLC-WiFi异构接入与迟滞软切换算法。依照三维坐标系将室内分割为4部分建立用户速率模型,获取用户速率,建立遮挡模型模拟VLC链路被遮挡情景。用户依据所在位置、象限、遮挡及速率等参数执行接入操作;切换依据迟滞思想将向内切换与向外切换阈值差异化,使切换存在弹性空间从而抑制乒乓效应。在5 m×5 m×5 m室内空间内经过多次实验表明,提出的室内VLC-WiFi异构组网方案水平切换次数降低43.8%,遮挡及垂直切换数降低45.3%,乒乓次数降低52.27%,吞吐量比传统算法提升约5.84%。该算法可以显著降低切换与乒乓次数。因此本文为室内异构网络通信研究提供理论依据。

接收机朝向随机的NOMA-VLC系统性能

在可见光通信(visible light communication, VLC)系统中,针对用户位置、接收机朝向对视距(line of sight, LOS)链路影响严重,以及实时准确的信道状态信息(channel state information, CSI)反馈需求而导致的整体计算复杂性问题,对用户位置和接收机朝向随机的下行VLC系统性能进行了研究,并利用非正交多址接入(non-orthogonal multiple access, NOMA)技术提高频谱利用率。根据用户位置以及接收机朝向模型建立的室内VLC系统一般框架,推导了中断概率以及遍历和速率解析表达式。在此基础上,进一步提出了不同的NOMA调度机制及用户反馈策略,以提高系统性能、降低链路开销。最后,通过蒙特卡洛仿真验证了解析结果的正确性。仿真结果表明,用户位置和接收机朝向会严重影响VLC系统性能,且对于任意NOMA调度机制,同时反馈距离和朝向信息比只反馈距离信息更具优越性。

IRS辅助的移动VLC系统安全速率优化

为了解决夜间城市安全和灾难恢复等场景中的照明和通信安全问题,研究了移动可见光通信(Visible Light Communication,VLC)系统的物理层安全(Physical Layer Security,PLS),移动VLC将发光二极管(Light Emitting Diode,LED)嵌入无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)同时实现照明和通信,且应需灵活配置;由于UAV移动,通信视距链路并不能一直存在,因此在移动VLC系统中引入智能反射面(Intelligent Reflective Surface,IRS)技术,实时重构光无线传输链路以进一步提升系统的安全性能。IRS辅助的移动VLC系统PLS,通过联合优化UAV位置、IRS分配矩阵和系统发射功率来最大化移动VLC系统的安全速率。由于形成的优化问题是一个非线性的混合整数非凸问题,提出一种低复杂度的迭代算法,将原始优化问题去耦合分解为3个子问题,并利用引入松弛变量、一阶泰勒展开和连续凸逼近等方法对子问题进行求解。数值结果表明,所提方案相比于几种基准方案更能提升系统的安全速率。

基于白光LED照明光源的室内VLC系统

LED照明与可见光通信技术相结合,构建出基于LED可见光无线通信系统。对室内VLC(Visibl eLight Communication)系统的白光LED光源特性和系统信道模型分析,提出照明光源布局设计与接收光功率分布的关系;对强度调制直接检测方式的室内VLC系统中信噪比和多径效应引起的码间串扰分析,提出采用光分集接收技术克服码间串扰和提高信噪比,并给出光检测器阵列布局的模型。建立VLC系统仿真模型,给出OOK-NRZ(On-Off Keying&Non-Return Zero)和OOK-RZ(On-Off Keying&Return Zero)调制方式的误码率和均方根时延扩展之间的关系曲线。仿真结果表明,接收光功率相同时,均方根时延扩展时间大于1.0ns时,OOK-RZ特性优于OOK-NRZ。

基于VLC域的H.264/AVC视频流内容级认证水印算法

针对低比特率的H.264/AVC(Advanced Video Coding)视频流,提出一种新颖的基于VLC(Variable-Length Coding)域的内容级的半脆弱水印认证算法.利用视频VLC域中I宏块的预测方式、CBP(Coded Block Pattern)块编码模式,自适应选取提取特征码的宏块,并根据子宏块上量化后系数的低频能量之间的关系,构建基于宏块级别的内容特征码;鉴于子宏块中拖尾系数的特点,通过修改拖尾系数的编码方式实现半脆弱认证水印的嵌入.实验证明,该算法能保持特征码嵌入前后视频良好的不可感知性以及视频流码率的基本恒定;能有效提高视频水印嵌入容量;可有效实现针对视频内容篡改的宏块级别的检测和定位.该算法可应用于视频内容鉴定,版权保护等领域.

利用空间光调制器的衍射特性提高VLC输出相关峰值

Vander Luget相关器(VLC)中,由于空间光调制器(SLM)像素的周期性结构,在匹配滤波面上会产生目标图像的多级衍射谱。为了提高VLC输出的相关峰值,在不同级衍射谱处同时加载了匹配滤波器进行匹配滤波。理论分析表明,各级谱输出的相关点在输出面上位置相同,相干叠加的结果会使输出相关峰值提高。实验结果表明,和只对0级谱进行匹配滤波的情况相比,对目标图像的多级衍射谱同时进行匹配滤波可使平均输出相关峰值提高约32%,该方法能有效提高VLC的输出相关峰值。

基于DFT-SAMP算法的MIMO-VLC系统压缩感知信道估计

多输入多输出(Multiple-input-multiple-output,MIMO)可见光通信(Visible Light Communications,VLC)系统接收端需精确的信道状态信息用以解调信号,而常用的最小二乘算法对噪声敏感,估计误差较大,难以保证可靠性。基于信道稀疏特性,利用压缩感知方法进行MIMO-VLC信道估计,提出一种基于离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform,DFT)的稀疏度预测自适应匹配追踪(DFT Based Prediction-sparsity Adaptive Matching Pursuit,DFT-SAMP)算法。首先,通过DFT的稀疏度预测方法对信道冲激响应的稀疏度进行预估计,将估计的稀疏度作为算法初始步长,以快速逼近真实稀疏度,提高算法效率;其次,采用SAMP算法重构信道冲激响应,提高信道估计准确性,保证通信可靠性。基于2×2的MIMO-VLC系统信道估计实验结果表明,导频数为32时,本文算法相较于最小二乘算法在误码率满足前向纠错的误码率阈值(3.8×10^(−3))时所需的信噪比降低4.5 dB;利用DFT-SAMP算法进行信道估计,在保证可靠性的同时,运行效率相比SAMP算法提升约69%,为MIMO-VLC系统信道估计提供了更为有效的方式。

室内VLC-WiFi异构网络基于动态载波分配的干扰管理策略

为了有效地管理VLC-WiFi异构网络的小区间干扰,该文设计基于用户中心接入的动态载波分配(DCAUCA)方法,该方法依据用户请求速率构建大小不同的multi-AP小区,对各multi-AP小区依据用户请求速率与网络服务速率的差值降序排列,并依次为各multi-AP小区的VLC AP分配载波.同时,提出基于VLC AP发射功率控制的小区残余干扰抑制(RISPC)策略以进一步优化干扰管理效果.仿真结果表明,DCAUCA方法相较于对比方法最高可提升52.15%的系统吞吐量与7.10%的用户满意度,RISPC策略相较于DCAUCA方法最高可提升9.66%的系统吞吐量.

基于NOMA技术的PLC-VLC用户配对和子载波分配方法

为了提高室内电力线通信和可见光通信(PLC-VLC)系统的吞吐量和用户体验的公平性,该文提出一种改进遗传算法优化用户配对联合子载波分配(IGA-JUPSA)方法.在IGA-JUPSA的用户配对阶段,设计了最优的非正交多址技术(NOMA)用户配对方法,提高PLC-VLC系统的吞吐量;在IGA-JUPSA的子载波分配阶段,设计NOMA与正交多址技术结合的子载波分配策略,设计改进的遗传算法优化不同NOMA组的子载波分配,提高系统的吞吐量和用户体验的公平性.仿真结果表明,所提的用户配对和子载波联合方法可以提高PLC-VLC系统的吞吐量和用户体验的公平性.

VLC虚拟供应链的建构

虚拟物流中心(VLC)对传统实物供应链实施了有效的变革,构建了以信息整体管理为特征的矩阵型虚拟供应链。VLC充分集成资源、功能和技术,建立企业功能交换市场和实现业务流程的重组与创新,通过供应链的虚拟化变革、柔性化变革和协同化变革,实现了信息链控制的多端口、多层次平行运作的矩阵型虚拟供应链的建构,从而完成供应链的整体创新。

基于STM32的VLC字符传输系统

对可见光通信字符传输系统进行了改进。与基于51单片机的可见光通信系统相比,改进后的基于STM32的VLC字符传输系统具有更小的发射板体积和接收板体积,可以支持更高速率和更多的功能。系统链路采用定向式视距信道、光强度调制-直接检测技术,通过对白光LED的高速调制,利用功能较全面的串口调试软件观察了PC机间的LED可见光通信。实验结果表明,系统在PC机间能够实现中英文字符的高速单工数据通信。

一种基于CSMA/CA的VLC系统多用户接入方法研究

针对可见光的通信距离较短和带宽有限的特点,提出了一种多终端组网的可见光网络模型,对于室内可见光通信(VLC)系统多用户接入碰撞问题,我们分析了这种网络模型的特点,提出了一种基于载波侦听多路访问/冲突避免(CSMA/CA)的多用户接入方法,给出了多用户接入时碰撞概率和系统吞吐量的表达式,并进行了相应的仿真。仿真结果表明模型和接入方法合理有效。

H.264草案中的UVLC编码分析

MPEG-1/2/4,H.263中的可变长度码表(VLC)是针对一定码率范围的信道优化设计的,因此它的应用是有限制的。新一代的视频压缩算法要求使用一种新的符号编码技术,使得它既可以节约码流又可以编所有的语法元素。ULVC编码技术正是在这种情况下产生的,它可以处理多种编码条件(从低码率到高码率,不同的应用,不同的图像特性等),各类语法元素使用统一的码表(并且这个码表不需要存储),并且,码字构成的特性使UVLC有许多优于VLC的特点。

VLC-WiFi异构网络QoS感知的跨层动态资源分配

VLC-WiFi异构网络已经成为广受欢迎的短距离无线通信方式之一。然而,有限的频谱资源导致VLC-WiFi异构网络容量难以满足井喷式增长的用户数据带宽需求。该文结合物理层的动态链路传输性能以及媒体访问控制层的队列缓冲延迟性能,定义链路传输性能和链路服务质量(QoS)感知等级评估公式,根据用户数据包QoS需求,设计QoS感知的跨层动态资源分配(QoS-CLDRA)方法,并引入非正交多址接入的用户匹配与功率分配策略,进一步提升系统的吞吐量。仿真结果表明:所提方法能够有效提升系统吞吐量和降低缓冲队列长度。

VLC网络中兼顾QoS和公平性的协作子载波与功率分配算法

针对目前可见光通信(visible light communication,VLC)中干扰管理算法存在的问题,提出了一种兼顾服务质量(quality of service,QoS)和公平性的协作子载波和功率分配算法。将终端公平度与QoS的乘积作为优先级因子,每轮优先级因子最高的终端获得协作接入点(access point,AP)分配的子载波,并且采用基于图论的advanced-BFM(advanced-backward-forward marking)算法进行协作子载波分配;为了充分利用每个AP的发送功率,避免由于终端所处位置引起的信道质量差异影响,提出了基于改进注水思想的3步优化功率分配算法,进一步最大程度提高终端QoS与公平性,最大化和速率。通过模拟仿真可得,与代表性文献比较,提出的干扰管理与功率分配方案明显提升了网络公平性、平均QoS、频谱效率和能效。

基于手机摄像头的VLC数据帧性能增强及识别

将手机的互补金属氧化物半导体摄像头作为可见光通信链路的接收端时,互补金属氧化物半导体的晕染效应会降低摄像头获得的数据帧的消光比,背景光和互补金属氧化物半导体热噪声还会使数据帧的识别率降低。针对上述问题,提出了利用高低帽变换和极大值抑制的优化数据帧的方法,该方法提高了数据帧的消光比并且抑制了局部噪声,得到易于解码的数据帧。但上述优化算法耗时长,为了将算法移植到手机中使用,采用了耗时短的局部加权回归散点平滑信号识别方法对数据帧进行处理。结果表明,局部加权回归散点平滑算法受局部噪声影响较小,与前人采用的算法相比可以获得最佳信噪比。

基于LED半功率角的VLC混合室内定位算法研究

提出一种基于LED半功率角的VLC混合室内定位算法,该算法结合LED半功率角特点,在LED半功率角覆盖范围内时,光信号强度大、信道条件好,信号受到的路径损耗影响小,使用半功率角RSS算法进行定位;在LED半功率角覆盖范围外时,光信号强度小、信道条件差,提出到达角差值算法进行定位,该算法受光信号强度值大小的影响小,且只需2个LE D信源可实现室内三维空间定位。最后,使用Matlab仿真,并利用卡尔曼滤波消除算法定位误差,将定位误差减小到2 cm。基于LED半功率角的VLC混合室内定位算法复杂度低、定位精度高,且实现简单。

一种全双工VLC无线导览系统的设计及实现

提出了一种具有无线管理功能的全双工可见光通信(VLC)导览系统,定义了系统设备间通信的指令集,使用ISIM仿真环境模拟了无线管理的动态修改过程。基于FPGA和Android4.3开发环境搭建了系统测试平台,并在导览设备上正确调用和播放了相应的视频文件,充分验证了该系统上行、下行链路的可行性。

基于VDSL2和VLC的用户接入网系统设计及实现

提出了一种结合甚高速数字用户专线(VDSL2)和可见光通信(VLC)的新型用户接入网系统,使用VLC环形链路替代VDSL2系统中的传统双绞线,设计了新型VDSL2接入网系统业务模型,实现了VDSL2主从设备之间的无线传输。通过搭建实验装置,测试和分析了VLC幅频特性、主从设备连接可行性、传输速率以及不同信号强度下的通信速率变化。实验证明该系统能在短距离条件下成功建立网络连接,上、下行双向总速率可达41Mb/s,表明了系统的可行性和适用性。

VLC-LED模组的动态响应及结温测试研究

设计了VLC-LED模组的快速脉冲响应测量装置,创新性地以实验方式测量了不同宽度脉冲(数据)电流注入VLC-LED模组的动态响应,并利用该响应进行了VLC-LED模组结温的测量实验。通过详实的实验数据证明该方法和装置的可行性,同时得出测量方法在实际工程中的应用意义,并提出了一种VLC-LED模组灯具二次热沉散热——传输效果分析仪的设计思路。