一种可见光通信接收信号功率优化方法与装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及可见光通信技术领域，尤其涉及一种可见光通信接收信号功率优化方 法与装置。
【背景技术】
[0002] 众所周知，可见光通信技术是一种在白光LED(Lighting Emitting Diode，光放射 二极管）发明及应用后发展起来的新兴无线光通信技术。LED不仅可以提供室内照明，而且 可以应用到无线光通信系统中满足室内个人通信需求。
[0003]目前，室内可见光信号分布优化作为可见通信系统中的关键技术，该技术旨在提 高信号接收面可见光均匀度，以降低接收面接收信号接收功率波动，然而如何优化室内可 见光信号分布能力，以适应复杂多变的业务环境，并兼顾照明功能仍是需要研宄的重要课 题。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是如何通过LED发射功率以优化信号接收面信号均 匀度的关键问题。
[0005] 为此目的，本发明提出了一种可见光通信接收信号功率优化方法，包括以下具体 步骤：
[0006] S1 :对和声退火算法的多个输入参量进行周期性调整；
[0007] S2 :生成新解向量；
[0008] S3 :对退火过程进行模拟；
[0009] S4 :对模拟后的优化结果进行判断。
[0010] 具体地，所述多个输入参量包括：记忆库取值概率HMCR、微调概率PAR、微调幅度 BW、冷却温度T以及尺度参数G。
[0011] 具体地，所述和声退火算法搜索过程包括两部分，第一部分为和声算法搜索，第二 部分为模拟退火算法搜索。
[0012] 具体地，所述和声算法搜索与所述模拟退火算法搜索通过串行搜索方式实现。
[0013] 进一步地，所述步骤S2具体包括：通过基本和声算法的新解产生规则，获取新的 LED发射功率优化因子向量。
[0014] 进一步地，所述步骤S3具体包括：
[0015] S31:将和声库HM中的最优解作为局部最优解，进行多次抽样搜索；
[0016] S32 :根据Metropolis法则，获取模拟退火结果，并更新所述和声库HM。
[0017] 为此目的，本发明还提出了一种可见光通信接收信号功率优化装置，包括：
[0018] 调整模块，用于对和声退火算法的多个输入参量进行周期性调整；
[0019] 生成模块，用于生成新解向量；
[0020] 模拟模块，用于对退火过程进行模拟；
[0021] 判断模块，用于对模拟后的优化结果进行判断。
[0022] 具体地，所述多个输入参量包括：记忆库取值概率HMCR、微调概率PAR、微调幅度 BW、冷却温度T以及尺度参数G。
[0023] 具体地，所述和声退火算法搜索过程包括两部分，第一部分为和声算法搜索，第二 部分为模拟退火算法搜索。
[0024] 具体地，所述和声算法搜索与所述模拟退火算法搜索通过串行搜索方式实现。
[0025] 进一步地，所述生成模块具体包括：第一获取单元，用于通过基本和声算法的新解 产生规则，获取新的LED发射功率优化因子向量。
[0026] 进一步地，所述模拟模块具体包括：
[0027] 搜索单元，用于将和声库HM中的最优解作为局部最优解，进行多次抽样搜索；
[0028] 第二获取单元，用于根据Metropolis法则，获取模拟退火结果；
[0029] 更新单元，用于根据获取的所述模拟退火结果更新所述和声库HM。
[0030] 本发明公开了一种可见光通信接收信号功率优化方法，旨在通过联合调整LED 阵列信号发射功率以优化接收器接收信号功率，提升可见光通信链路质量。本发明将 LED功率调整过程量化为LED功率调整因子，与LED阵列相对应，调整因子向量的所有取 值的排列组合构成相应的向量空间，即可行域，通过HSA(Harmony Simulated Annealing Algorithm，和声退火算法），在可行域内启发式寻找最优优化因子向量，通过调节LED发射 功率，达到优化接收器接收信号功率的目的。进一步地，HSA的优化经验通过集中式合作单 元，即HM (Harmony Memory，和声库）进行共享，以加快优化过程。本发明的方法能够使可见 光通信系统根据当前LED阵列布局，自适应地完成LED发射功率优化调整的过程，提升可见 光通信链路质量。本发明还公开了一种可见光通信接收信号功率优化装置。
【附图说明】
[0031] 通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理 解为对本发明进行任何限制，在附图中：
[0032] 图1示出了本发明实施例中的一种可见光通信接收信号功率优化方法的步骤流 程图；
[0033] 图2示出了本发明另一实施例中的一种可见光通信接收信号功率优化方法的步 骤流程图；
[0034] 图3(a)、（b)示出了本发明实施例中的一种可见光通信接收信号功率优化方法中 的优化前后室内可见光光强对比图；
[0035] 图4(a)、（b)示出了本发明实施例中的一种可见光通信接收信号功率优化方法中 的优化前后室内可见光功率对比图；
[0036]图5示出了本发明实施例中的一种可见光通信接收信号功率优化装置的结构示 意图；
[0037]图6示出了本发明实施例中的一种可见光通信接收信号功率优化装置的具体实 施图。
【具体实施方式】
[0038] 本发明提出了一种可见光通信接收信号功率优化方法与装置，通过HSA算法，在 可行域内启发式寻找最优优化因子向量，以此为标准调整LED发射功率参数，以优化接收 面可见光功率覆盖均匀度。
[0039] 下面将结合附图对本发明的实施例进行详细描述。
[0040] 为了更好的理解与应用本发明提出的一种可见光通信接收信号功率优化方法与 装置，以如下附图示例进行详细说明。
[0041] 如图1所示，本发明提出了一种可见光通信接收信号功率优化方法，包括以下具 体步骤：
[0042] 步骤S1:对和声退火算法的多个输入参量进行周期性调整。其中，多个输入参量 包括：HMCR(Harmony Memory Considering Rate，记忆库取值概率）、PAR(Pitch Adjusting Rate，微调概率）、微调幅度BW、冷却温度T以及尺度参数G。
[0043] 具体地，和声退火算法和声退火算法搜索过程包括两部分，第一部分为和声算法 搜索，第二部分为模拟退火算法搜索，且和声算法搜索与模拟退火算法搜索通过串行搜索 方式实现。
[0044] 步骤S2 :生成新解向量。具体地，步骤S2具体包括：通过基本和声算法的新解产 生规则，获取新的LED发射功率优化因子向量。
[0045] 步骤S3 :对退火过程进行模拟。具体地，步骤S3具体包括：
[0046] 步骤S31 :将和声库HM中的最优解作为局部最优解，进行多次抽样搜索。
[0047] 步骤S32 :根据Metropolis法则，获取模拟退火结果，并更新和声库HM。
[0048] 步骤S4:对模拟后的优化结果进行判断。
[0049] 本发明提出的一种可见光通信接收信号功率优化方法，通过HAS算法，在可行域 内启发式寻找最优优化因子向量，以此为标准调节LED发射功率，以优化信号接收面可见 光功率覆盖均匀度，其中，HAS的优化经验是指该算法在可行域内的搜索路径，将某次搜索 路径所得的最优值记录在和声库中，即通过集中式合作单元，即和声库HM进行共享，以加 快优化过程。
[0050] 为了更好的理解与应用本发明提出的一种可见光通信接收信号功率优化方法，结 合图2-4进行以下示例，且本发明不局限以下示例。
[0051] 本发明提出的基于HSA算法的室内可见光功率覆盖优化方法，室内场景模型 描述如下：其中，房间尺寸：长*宽*高=5*5*3m，室内天花板、墙壁、地面反射系数： 0. 8, 0. 5, 0. 2。I个信号发射器（即LED灯组）均匀分布于天花板，49个LED灯组成一个信 号发送器，LED间隔4cm，呈正方形分布。J个信号接收器均匀分布于高度为0.85m的水平 面。
[0052] 具体地，未使用本方法时，对接收器&，其接收信号功率包括直射路径分量Hd(0)， 反射路径分量HMf (0)，则接收总功率如下式：
[0053]
【主权项】
1. 一种可见光通信接收信号功率优化方法，其特征在于，包括w下具体步骤： 51 ;对和声退火算法的多个输入参量进行周期性调整； 52 ;生成新解向量； 53 ;对退火过程进行模拟； 54 ;对模拟后的优化结果进行判断。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个输入参量包括；记忆库取值概率 HMCR、微调概率PAR、微调幅度BW、冷却温度T W及尺度参数G。
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述和声退火算法捜索过程包括两部分，第 一部分为和声算法捜索，第二部分为模拟退火算法捜索。
4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述和声算法捜索与所述模拟退火算法捜 索通过串行捜索方式实现。
5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括；通过基本和声算法 的新解产生规则，获取新的L邸发射功率优化因子向量。
6. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括： 531 ;将和声库HM中的最优解作为局部最优解，进行多次抽样捜索； 532 ;根据Metropolis法则，获取模拟退火结果，并更新所述和声库HM。
7. -种可见光通信接收信号功率优化装置，其特征在于，包括： 调整模块，用于对和声退火算法的多个输入参量进行周期性调整； 生成模块，用于生成新解向量； 模拟模块，用于对退火过程进行模拟； 判断模块，用于对模拟后的优化结果进行判断。
8. 如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述多个输入参量包括；记忆库取值概率 HMCR、微调概率PAR、微调幅度BW、冷却温度T W及尺度参数G。
9. 如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述和声退火算法捜索过程包括两部分，第 一部分为和声算法捜索，第二部分为模拟退火算法捜索。
10. 如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述和声算法捜索与所述模拟退火算法捜 索通过串行捜索方式实现。
11. 如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述生成模块具体包括；第一获取单元，用 于通过基本和声算法的新解产生规则，获取新的L邸发射功率优化因子向量。
12. 如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述模拟模块具体包括： 捜索单元，用于将和声库HM中的最优解作为局部最优解，进行多次抽样捜索； 第二获取单元，用于根据Metropolis法则，获取模拟退火结果； 更新单元，用于根据获取的所述模拟退火结果更新所述和声库HM。
【专利摘要】本发明涉及一种可见光通信接收信号功率优化方法，包括：对和声退火算法的多个输入参量进行周期性调整；生成新解向量；对退火过程进行模拟；对模拟后的优化结果进行判断。本发明将LED功率调整过程量化为LED功率调整因子，与LED阵列相对应，调整因子向量的所有取值的排列组合构成相应的向量空间，即可行域，通过和声退火算法在可行域内启发式寻找最优优化因子向量，通过调节LED发射功率，达到优化接收器接收信号功率的目的。本发明能够使可见光通信系统根据当前LED阵列布局，自适应地完成LED发射功率优化调整的过程，提升可见光通信链路质量。本发明还提出了一种可见光通信接收信号功率优化装置。
【IPC分类】H04B10-116, H04B10-564
【公开号】CN104539360
【申请号】CN201410773262
【发明人】田辉, 张平, 姚中强, 范博
【申请人】北京邮电大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月12日