可见光通信稳健传输技术研究

来源 :中国矿业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sohdengmang
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随着5G网络中接入设备和数据流量的爆炸式增长,传统射频通信面临的频谱资源匮乏危机日益严重。可见光通信(Visible Light Communication,VLC)由于其具有频谱资源丰富(430-790THz)和电磁免疫等优势,近年来受到了学术界和工业界的研究关注,被视为B5G/6G的关键技术之一。但是在实际应用中,由于量化误差、信道估计误差和移动VLC接收机指向误差等存在,使得信道状态信息(Channel State Information,CSI)往往是非理想的,而CSI误差容易导致VLC性能恶化甚至中断。为了弥补VLC在实际应用中对CSI误差敏感的缺陷,本文主要研究VLC稳健传输技术,具体研究内容和创新点如下1、针对多用户场景因量化误差和信道估计误差导致的CSI误差,提出了基于速率分拆多址接入(Rate Splitting Multiple Access,RSMA)-VLC系统的稳健功率分配方法。具体地,通过分析发射端和接收端信号处理过程,推导了首个RSMA-VLC系统可达速率的下界表达式。在此基础上,考虑到LED实际功率约束和用户服务质量约束,基于半正定松弛和凹凸过程,分别在理想和非理想CSI情况下设计发送功率最小化算法。仿真结果表明所提算法在功耗和稳健性方面优于非正交多址接入、空分多址接入和非稳健算法。2、针对用户移动场景因接收机指向误差导致的CSI误差,提出了基于可见光通信定位(Visible Light Communication and Position,VLCP)一体化系统的稳健功率分配方法。具体地,通过设计通信定位一体化帧结构,使用定位信息实现CSI的实时估计。然后推导了定位误差的克拉美罗下界(Cramer-Rao Lower Bound,CRLB)和通信速率的下界表达式,建立起通信功率和定位功率的关系。在此基础上,考虑到LED实际功率约束和CRLB门限,研究了非理想CSI情况下VLCP一体化系统平均通信速率最大化问题,提出两种基于深度强化学习的功率分配算法。仿真结果表明,所提算法在平均通信速率和稳健性方面优于等功率分配算法。该论文有图24幅,表8个,参考文献100篇。
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