【摘 要】
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基于自由小区（Cell-Free）的室内可见光通信（Visible Light Communication,VLC）网络以用户为中心,取消了VLC小区边界的划分,避免了多VLC接入点（Access Point,AP）布局下用户的频繁切换,因此受到了国内外学者的关注。然而,在室内CellFree VLC网络中,多AP密集覆盖在提升用户服务质量的同时,也带来了用户选择哪个AP接入的难题和严重的小区间干
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基于自由小区（Cell-Free）的室内可见光通信（Visible Light Communication,VLC）网络以用户为中心,取消了VLC小区边界的划分,避免了多VLC接入点（Access Point,AP）布局下用户的频繁切换,因此受到了国内外学者的关注。然而,在室内CellFree VLC网络中,多AP密集覆盖在提升用户服务质量的同时,也带来了用户选择哪个AP接入的难题和严重的小区间干扰问题;另外,室内VLC在满足照明需求的同时应考虑在噪声干扰下的VLC通信性能,而照明均匀性与AP布局和资源分配方法密切相关。基于上述问题,论文对室内Cell-Free VLC网络下行链路的用户接入及资源分配方法展开深入研究。针对室内Cell-Free VLC网络带宽受限和用户需求多样场景下的用户接入和室内照明不均匀问题,论文第三章设计基于用户需求和网络资源协作的用户接入算法以提升用户满意度和总用户速率,并动态调整AP的发射功率以优化室内照明均匀性。通过设计用户需求与VLC网络可用资源的供需权重因子确定用户接入AP的优先等级,实现用户需求和网络资源协作的接入选择;然后,通过设计联合优化照明均匀性和速率的功率分配算法,动态调整AP的发射功率,实现室内照明均匀性和总用户速率的提高。仿真结果表明,论文所提用户接入算法的平均用户满意度和总用户速率最高分别提升12.98%和31.37%,同时论文所提功率分配算法在满足室内照明均匀性的前提下总用户速率最高提升10.18%,则室内Cell-Free VLC网络的照明质量和通信性能均得到了提升。针对室内Cell-Free VLC网络频谱复用带来的小区间干扰和正交频谱分配方法的资源利用率较低问题,论文第四章设计基于协作AP分簇的时间资源分配算法以避免相邻小区之间的干扰,并提出基于干扰容忍的子载波分配算法以减缓非相邻小区之间的干扰,其中,基于协作AP分簇的时间资源分配算法的核心在于优化每个协作AP簇的时间分数,合理分配各AP的工作时间以避免干扰,实现提升总用户速率的目的;基于干扰容忍的子载波分配算法通过设计用户的子载波关联优先等级和设置干扰强度容忍阈值,以提高各AP的子载波资源的使用效率,进一步降低频谱复用引起的干扰。仿真结果表明,论文所提算法的平均用户满意度和总用户速率最高分别提升5.37%和19.70%,有效地降低了小区间干扰和提高资源利用率。
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