專利名稱：多波段室內(nèi)可見光的通信信道特性評估方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種多波段室內(nèi)可見光的通信信道特性評估方法。
背景技術(shù)：
Gfeller and Bapst首先提出了基本面分割算法來模擬室內(nèi)紅外信道的沖擊響應(yīng)。Barry采用遞歸算法對上述方案進(jìn)行了改進(jìn)[2]，但是隨著時間分辨率的增強以及反射次數(shù)的增加，計算的復(fù)雜度也相應(yīng)增加，因此考慮的反射次數(shù)不能多于五次。Barry所提出的遞歸算法從原理上證明了光線追蹤法的可行性[3]。Barry和Lee在文獻(xiàn)[3]中對比了可見光通信與紅外通信的功率譜分布，但也只考慮了三種不同的響應(yīng)。
[I]Gfeller, F. R.，and Bapst, U. :iWireless in-house data communication viadiffuse infrared radiation’ , Proceedings of the IEEE,1979,67, (11), pp. 1474-1486[2] Barry, J. R. , Kahn, J. M. , Krause, ff. J. , Lee, E. A. , and Messerschmitt, D.G. : ‘Simulation of multipath impulse response for indoor wirelessoptical channels’ , Selected Areas in Communications, IEEE Journalon, 1993，11，(3), pp. 367-379[3] Kwonhyung, L. , Hyuncheol, P. , and Barry, J. R. : ^ Indoor ChannelCharacteristics for Visible Light Communications’ , Communications Letters, IEEE，2011，15，(2), pp. 217-219分析已有的信道估計方法，可以發(fā)現(xiàn)它們具有三種主要的缺陷。首先，信道估計的精度不能滿足要求一為了控制計算的復(fù)雜度，反射次數(shù)不能多于五次；其次，已有的方法只提出了對單光源的分析方案，對于多光源的分析還是空白，而多光源是更接近實際的模型；最后，已有的方法只分析了特定波長的信道，沒有對頻譜為380nm到780nm可見光信道進(jìn)行分析。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何提高多波段室內(nèi)可見光的通信信道特性評估精度。(二)技術(shù)方案為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種多波段室內(nèi)可見光的通信信道特性評估方法，包括以下步驟SI、在同一時刻、不同方向發(fā)射不同波段可見光的共凡個光子；S2、接收端判斷是否接收所述光子，若是，則接收，否則使所述光子在接收端所在平面發(fā)生反射，直至接收到光子；所述接收端在不停地移動；S3、根據(jù)所接收到的光子的數(shù)目、時延和功率評估多波段可見光的信道特性。
優(yōu)選地，接收端根據(jù)探測器的接收角判斷是否接收所述光子。優(yōu)選地，若光子在接收端所在平面的入射角小于所述探測器的接收角，則接收所述光子，否則使所述光子在接收端所在平面發(fā)生反射。優(yōu)選地，步驟S3具體為S31、統(tǒng)計預(yù)設(shè)時間段內(nèi)接收到的光子數(shù)目Nr ；S32、根據(jù)Ne和Nr計算路徑損耗；S33、根據(jù)每個光子被探測器接收時的時延、所述預(yù)設(shè)時間段內(nèi)所接收到的每個光子的平均時延以及功率計算信道的均方時延擴(kuò)展；S34、根據(jù)所述路徑損耗和均方時延擴(kuò)展衡量信道特性。 優(yōu)選地，步驟S32和S33執(zhí)行順序互換或同時執(zhí)行。(三)有益效果上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點本發(fā)明由于考慮了可能會發(fā)生的多次的反射(例如五次以上)對信道的影響，所得到均方時延擴(kuò)展和路徑損耗也更加精確，可以提高多波段室內(nèi)可見光的通信信道特性評估精度。


圖I是本發(fā)明的方法流程圖；圖2是室內(nèi)可見光的通信信道模型示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。如圖I所示，本發(fā)明的方法包括以下步驟SI :在同一時刻、不同方向發(fā)射不同波段可見光的共凡個光子，每個光子具有時間t、功率p、反射次數(shù)rebound三個參量，發(fā)射的光子的光功率強度具有朗伯特性I =ItlCosn Θ，Itl為一個光源LED種類有關(guān)的常量，η為朗伯因子，Θ表不出射光功率最大方向所對應(yīng)的角度。S2 :接收端判斷是否接收所述光子，若是，則接收，否則使所述光子在接收端所在平面發(fā)生反射，直至接收到光子；所述接收端沿一個方向不停地移動。光子到達(dá)接收端所在平面之后，功率分布為
A
-l^t cos φ cos a Il, a < !' O VPf = i π ^
0,α> '()1/4為探測器的接收面積；Pe是到達(dá)接收端所在平面的光子功率；F0V是探測器的接收角；d為光子從發(fā)送端到接收端經(jīng)過的距離，Φ為接收端所在平面的出射角，α為接收端所在平面的入射角。如不能直接接收，則光子繼續(xù)與接收端所在平面發(fā)生反射。光子在室內(nèi)以光速直線前進(jìn),直到被反射或被接收端成功接收，r2 = rl+λ n, rl代表光子的初始位置；λ代表兩個反射面之間的距離；r2是光子與反射面發(fā)生反射的位置；n是光子運動的方向向量。當(dāng)光子碰到反射面時，會發(fā)生漫反射現(xiàn)象，此時光子能量發(fā)生衰減，在如圖2所示模型中均采用朗伯特性的反射面，即在反射處產(chǎn)生具有朗伯特性的新光子，同時記錄反射次數(shù)。圖2是室內(nèi)可見光的通信信道模型示意圖，Txl-Tx4為四個不同的光源位置，接收端H)沿箭頭方向移動，不同的光源的位置坐標(biāo)可以在仿真程序中進(jìn)行設(shè)置。當(dāng)光子運行時間超過仿真程序設(shè)定的最大值時，判定光子“死亡”，丟棄該光子，并在程序的光源發(fā)射模塊重新生成新的光子。在室內(nèi)各個反射面會對不同波段的光子具有不同的反射系數(shù)，通過對模型中反射壁不同反射參數(shù)的選擇，就能得到光子經(jīng)過多次反射后的功率分布，按時間順序?qū)邮盏降墓庾舆M(jìn)行統(tǒng)計以得到室內(nèi)不同波段的沖激響應(yīng)。S3、根據(jù)所接收到的光子的數(shù)目、時延和功率評估多波段可見光的信道特性。路徑損耗和均方時延擴(kuò)展是評價無線通信信道的兩個重要參數(shù)，路徑損耗越大，則信道特性越差，均方時延擴(kuò)展越大，多徑效應(yīng)越大，則信道特性越差。 I.路徑損耗的計算公式為
Na 二-IOlogf其中隊為被接收到的光子數(shù)目;Ne為被追蹤的總光子數(shù)目，在仿真中將這個參數(shù)設(shè)為IO602.多徑效應(yīng)會加寬信道的沖擊響應(yīng)時間，我們使用信道的均方時延擴(kuò)展來衡量這一效應(yīng)的大小。每個光子通過的路徑不同，它們的時延也不同。信道的均方時延擴(kuò)展計算公式如下
JVrΣ(Γ Γο) Pi Trms — ' ~p其中，τ i為每個光子被探測器接收時的時延，^為平均時延，PiS接受平面上每個光子的功率，Pr為Pi的平方和。τ ^與的公式如下
I \T0=-YjPJTi
K i=\Pr = Yj P；
t=l可以看出，本發(fā)明由于考慮了可能會發(fā)生的多次的反射(例如五次以上)對信道的影響，所得到均方時延擴(kuò)展和路徑損耗也更加精確，可以提高多波段室內(nèi)可見光的通信信道特性評估精度。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和替換，這些改進(jìn)和替換也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種多波段室內(nèi)可見光的通信信道特性評估方法，其特征在于，包括以下步驟 51、在同一時刻、不同方向發(fā)射不同波段可見光的共凡個光子； 52、接收端判斷是否接收所述光子，若是，則接收，否則使所述光子在接收端所在平面發(fā)生反射，直至接收到光子；所述接收端在不停地移動； 53、根據(jù)所接收到的光子的數(shù)目、時延和功率評估多波段可見光的信道特性。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，步驟S2中，接收端根據(jù)探測器的接收角判斷是否接收所述光子。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟S2中，若光子在接收端所在平面的入射角小于所述探測器的接收角，則接收所述光子，否則使所述光子在接收端所在平面發(fā)生反射。
4.如權(quán)利要求I或2或3所述的方法，其特征在于，步驟S3具體為 531、統(tǒng)計預(yù)設(shè)時間段內(nèi)接收到的光子數(shù)目隊； 532、根據(jù)凡和Nr計算路徑損耗； 533、根據(jù)每個光子被探測器接收時的時延、所述預(yù)設(shè)時間段內(nèi)所接收到的每個光子的平均時延以及功率計算信道的均方時延擴(kuò)展； 534、根據(jù)所述路徑損耗和均方時延擴(kuò)展衡量信道特性。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，步驟S32和S33執(zhí)行順序互換或同時執(zhí)行。
全文摘要
本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種多波段室內(nèi)可見光的通信信道特性評估方法，包括以下步驟S1、在同一時刻、不同方向發(fā)射不同波段可見光的共Ne個光子；S2、接收端判斷是否接收所述光子，若是，則接收，否則使所述光子在接收端所在平面發(fā)生反射，直至接收到光子；所述接收端在不停地移動；S3、根據(jù)所接收到的光子的數(shù)目、時延和功率評估多波段可見光的信道特性。本發(fā)明由于考慮了可能會發(fā)生的多次的反射對信道的影響，所得到均方時延擴(kuò)展和路徑損耗也更加精確，可以提高多波段室內(nèi)可見光的通信信道特性評估精度。
文檔編號H04B10/08GK102832993SQ201210281058
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月8日
發(fā)明者張民, 向陽, 韓大海, 于露, 李青 申請人:北京郵電大學(xué)