本發(fā)明屬于可見光通信領(lǐng)域，尤其涉及可見光通信多小區(qū)干擾管理方法。

背景技術(shù)：

可見光通信技術(shù)的研究具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用前景?？梢姽馔ㄐ拍繕?biāo)是在LED照明系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行高速傳輸，必須首先要保證室內(nèi)照明的相關(guān)要求。因此，與建立在有限平均電功率約束下的射頻無線通信系統(tǒng)不同，可見光通信為了保證人眼安全與舒適度要求以及照明亮度要求，還需要滿足有限峰值功率約束和有限平均光功率約束，同時(shí)為了滿足LED與光學(xué)器件的性能要求，有限平均電功率約束也與射頻無線通信有著一定不同之處。

與傳統(tǒng)的射頻無線通信相比，可見光通信具有以下的優(yōu)勢(shì)：

(1)可見光通信頻譜資源豐富，頻段介于400THz-800THz之間，是無線頻譜的近一萬倍，可以破解電磁頻譜資源匱乏困局；

(2)可見光通信的發(fā)射器件是普通LED燈，LED燈功耗僅是傳統(tǒng)白熾燈的20％，可見光通信屬典型的低功耗綠色通信技術(shù)；

(3)可見光通信具有定向輻射的特性，使其覆蓋范圍可控可限，有利于構(gòu)建安全信息空間；

(4)可見光通信網(wǎng)絡(luò)將與互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)和電力網(wǎng)深度融合，在密集住宅區(qū)/辦公區(qū)、地鐵、高鐵等場(chǎng)景下為用戶高速數(shù)據(jù)通信服務(wù)；

(5)可見光通信無電磁干擾，可以用于電磁敏感區(qū)域的安全通信，如煤礦、醫(yī)院和飛機(jī)等場(chǎng)所；

目前可見光通信多小區(qū)干擾信道相關(guān)研究較少，目前尚無有效的可見光通信多小區(qū)干擾管理方法提出。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

實(shí)際場(chǎng)景中，一個(gè)LED燈具通常是由多個(gè)LED組成，因此，針對(duì)可見光干擾信道網(wǎng)絡(luò)，可以進(jìn)行多LED波束形成設(shè)計(jì)，從而降低各個(gè)小區(qū)之間的干擾。

首先構(gòu)造一種具有最大熵分布的發(fā)射信號(hào)來提高傳輸容量，然后針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，本發(fā)明分別提出了可見光通信多小區(qū)干擾管理方法，具體包括一種集中式可見光通信多小區(qū)干擾管理方法和一種分布式可見光通信多小區(qū)干擾管理方法。

集中式可見光通信多小區(qū)干擾管理方法是建立中心控制器，收集各個(gè)收發(fā)對(duì)的全部信息進(jìn)行優(yōu)化處理，所述一種集中式可見光通信多小區(qū)干擾管理方法包括如下步驟：

步驟1，對(duì)于可見光通信網(wǎng)絡(luò)中的第i個(gè)用戶，對(duì)其未加入直流偏置的發(fā)射信號(hào)X_i進(jìn)行設(shè)置；

步驟2，求解第i個(gè)用戶的ABG(Alpha-Beta-Gamma)分布對(duì)應(yīng)的概率密度函數(shù)；

步驟3，計(jì)算未加入直流偏置的發(fā)射信號(hào)X_i的微分熵{h(X_i)}；

步驟4，假設(shè)可見光通信網(wǎng)絡(luò)中包含K個(gè)傳輸對(duì)，在每一個(gè)傳輸對(duì)中，發(fā)射端包含N個(gè)LED，接收端只包含一個(gè)光電檢測(cè)器PD(PhotoDetector)，求解發(fā)射信號(hào)X_i光功率和電功率；

步驟5，設(shè)置信道參數(shù)；

步驟6，求解第i個(gè)用戶的基于ABG分布的信道容量下界

步驟7，最優(yōu)波束形成設(shè)計(jì)；

步驟8：輸出波束形成矩陣{w_i}。

步驟1中，未加入直流偏置的發(fā)射信號(hào)X_i服從連續(xù)概率分布，這一概率分布的概率密度函數(shù)為f_i(X_i)，并且概率密度函數(shù)f_i(X_i)滿足如下條件：

其中，A_i為信源信號(hào)的幅度峰值且A_i>0，則未加入直流偏置的發(fā)射信號(hào)X_i幅度范圍、均值和平均電功率分別如下：

|X_i|≤A_i，

其中ε_i為目標(biāo)用戶i的平均電功率，為求均值。

步驟2中，第i個(gè)用戶的ABG分布對(duì)應(yīng)的概率密度函數(shù)f_i^ABG(X_i)為：

其中，K表示用戶總數(shù)，即傳輸對(duì)總數(shù)，參數(shù)α_i，β_i和γ_i為如下方程組的解：

其中π為圓周率，e為自然對(duì)數(shù)，函數(shù)X∈[-A_i,A_i]，erf(·)為高斯誤差函數(shù)。

步驟3中，通過如下公式計(jì)算未加入直流偏置的發(fā)射信號(hào)X_i的微分熵{h(X_i)}：

其中α_i和γ_i為ABG分布參數(shù)，log₂(·)為以2為底數(shù)的對(duì)數(shù)函數(shù)，ln(·)為自然對(duì)數(shù)。

步驟4中，對(duì)于第i個(gè)傳輸對(duì)，令w_i表示波束形成向量，w_i,n表示第i個(gè)傳輸對(duì)的第n個(gè)LED的加權(quán)系數(shù)，n＝1,...,N，表示N維的實(shí)數(shù)空間，第i個(gè)發(fā)射端傳輸信息X_i至第i個(gè)接收端，其中|X_i|≤A_i，且K表示傳輸對(duì)總數(shù)，第i個(gè)發(fā)射端所發(fā)射的信號(hào)s_i為：

其中l(wèi)_i為第i個(gè)用戶的直流偏置向量，b_i為第i個(gè)用戶的直流偏置大小，并且b_i≥0，由于可見光通信中發(fā)射信號(hào)必須為非負(fù)的，因此w_i必須滿足：

其中|·|為求模，

步驟4所得的發(fā)射信號(hào)s_i的光功率和電功率分別為：

其中K表示傳輸對(duì)總數(shù)，N表示每個(gè)發(fā)射端中LED總數(shù)，i表示傳輸對(duì)的序號(hào),n表示每個(gè)發(fā)射端中LED序號(hào)，||·||為求2-范數(shù)。

步驟5包括：因?yàn)橥ǔＲ暰鄠鞑?LOS)鏈路的信道增益遠(yuǎn)大于反射形成的散射鏈路，所以可以只考慮視距傳播鏈路的影響，根據(jù)朗伯發(fā)光模型，第j個(gè)燈具上第n個(gè)LED到第i個(gè)用戶的信道增益g_i,j,_n表示為：

其中，cos(·)為余弦函數(shù)，|·|為求模，m表示朗伯發(fā)射等級(jí)，log(·)為對(duì)數(shù)函數(shù)，φ表示LED的發(fā)射角，φ₁/₂表示半功率角的一半，η_c表示電光轉(zhuǎn)換效率，η_l表示光電轉(zhuǎn)換效率，G表示跨導(dǎo)放大器的增益，A_R表示接收端物理面積大小，其中n_r表示接收端聚光透鏡折射率，A_PD表示光電檢測(cè)器的面積，sin(·)為正弦函數(shù)，d_i,j,n表示第n個(gè)LED與第i個(gè)用戶的距離，ψ_n表示接收端的入射角，ψ_FoV表示用戶的視野(FoV)寬度。

步驟6中，通過如下公式求解第i個(gè)用戶的基于ABG分布的信道容量下界

其中，σ²為噪聲功率，g_i,j為第j個(gè)發(fā)射端到第i個(gè)用戶的信道增益，w_j為第j個(gè)發(fā)射端的波束形成向量。

步驟7中，根據(jù)凸優(yōu)化理論，每個(gè)用戶目標(biāo)速率約束和每個(gè)LED功率約束條件下，以最小化發(fā)射功率為目標(biāo)的可見光波束形成框架，得到如下公式：

其中，s.t.表示suchthat，即“使得”，R_i是第i個(gè)接收端的目標(biāo)速率，e_n為除了第i個(gè)元素為1而其他元素為0的向量，min表示求最小值，s.t.為such that，即“使得”；

但是上述優(yōu)化問題的第一個(gè)約束為一個(gè)二次約束，使得這一問題為一個(gè)非凸二次約束二次優(yōu)化問題(QCQP)，根據(jù)既有文獻(xiàn)可知這一類優(yōu)化問題為NP-難問題。

將上述公式轉(zhuǎn)化為如下優(yōu)化問題：

其中g(shù)_i,j為第j個(gè)發(fā)射端到第i個(gè)用戶的信道增益，K表示傳輸對(duì)總數(shù)，N表示每個(gè)發(fā)射端中LED總數(shù)，(參數(shù)α_j、γ_j采用步驟2中求解參數(shù)α_i，β_i和γ_i的方法計(jì)算得到，將方程組中參數(shù)的下標(biāo)改為j即可)，且使用半正定規(guī)劃技術(shù)SDR(Semi-DefiniteRelaxation)處理，定義使得并且rank(W_i)＝1，上述優(yōu)化問題松弛為：

其中Tr(·)為求矩陣的跡，這一問題為凸半正定規(guī)劃問題，通過可達(dá)內(nèi)點(diǎn)算法解出最優(yōu)解，即的最小值以及對(duì)應(yīng)的w_i。

集中式可見光通信多小區(qū)干擾管理方法，要求不同LED燈之間進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息共享，這就會(huì)導(dǎo)致大量的信令開銷。在網(wǎng)絡(luò)回傳容量受限時(shí)，這一問題將會(huì)限制可見光網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。為了減少數(shù)據(jù)交換的開銷，本發(fā)明還公開了一種分布式可見光通信多小區(qū)干擾管理方法，包括如下步驟：

步驟1，對(duì)于可見光通信網(wǎng)絡(luò)中的第i個(gè)用戶，對(duì)其未加入直流偏置的發(fā)射信號(hào)X_i進(jìn)行設(shè)置；未加入直流偏置的發(fā)射信號(hào)X_i服從連續(xù)概率分布，這一概率分布的概率密度函數(shù)為f_i(X_i)，并且概率密度函數(shù)f_i(X_i)滿足如下條件：

其中，A_i>0為信源信號(hào)的幅度峰值，則未加入直流偏置的發(fā)射信號(hào)X_i幅度范圍、均值和平均電功率分別如下：

|X_i|≤A_i，

其中ε_i為目標(biāo)i的平均電功率，為求均值；

步驟2，求解第i個(gè)用戶的ABG(Alpha-Beta-Gamma)分布對(duì)應(yīng)的概率密度函數(shù)：

其中，K表示用戶的數(shù)量，參數(shù)α_i，β_i和γ_i為如下方程組的解：

其中π為圓周率，e為自然對(duì)數(shù)，函數(shù)X∈[-A_i,A_i]，erf(·)為高斯誤差函數(shù)；

步驟3，計(jì)算未加入直流偏置的發(fā)射信號(hào)X_i的微分熵{h(X_i)}：

其中α_i和γ_i為步驟2中方程所解出的ABG分布參數(shù)，log₂(·)為以2為底數(shù)的對(duì)數(shù)函數(shù)，ln(·)為自然對(duì)數(shù)；

步驟4，假設(shè)可見光通信網(wǎng)絡(luò)中包含K個(gè)傳輸對(duì)，在每一個(gè)傳輸對(duì)中，發(fā)射端包含N個(gè)LED，接收端只包含一個(gè)光電檢測(cè)器PD(PhotoDetector)，求解發(fā)射信號(hào)X_i光功率和電功率：對(duì)于第i個(gè)傳輸對(duì)，令w_i表示波束形成向量，w_i,n表示第i個(gè)傳輸對(duì)的第n個(gè)LED的加權(quán)系數(shù)，n＝1,...,N，表示N維的實(shí)數(shù)空間，第i個(gè)發(fā)射端傳輸信息X_i至第i個(gè)接收端，其中|X_i|≤A_i，且第i個(gè)發(fā)射端所發(fā)射的信號(hào)s_i為：

其中l(wèi)_i為第i個(gè)用戶的直流偏置向量，b_i為第i個(gè)用戶的直流偏置大小，并且b_i≥0，由于可見光通信中發(fā)射信號(hào)必須為非負(fù)的，因此w_i必須滿足：

其中|·|為求模，

發(fā)射信號(hào)s_i的光功率和電功率分別為：

其中K表示傳輸對(duì)總數(shù)，N表示每個(gè)發(fā)射端中LED總數(shù)，i表示傳輸對(duì)的序號(hào)n表示每個(gè)發(fā)射端中LED序號(hào)，||·||為求2-范數(shù)；

步驟5，設(shè)置信道參數(shù)：根據(jù)朗伯發(fā)光模型，第j個(gè)燈具上第n個(gè)LED到第i個(gè)用戶的信道增益g_i,j,n表示為：

其中，cos(·)為余弦函數(shù)，|·|為求模，m表示朗伯發(fā)射等級(jí)，log(·)為對(duì)數(shù)函數(shù)，φ表示LED的發(fā)射角，φ_1/2表示半功率角的一半，η_c表示電光轉(zhuǎn)換效率，η_l表示光電轉(zhuǎn)換效率，G表示跨導(dǎo)放大器的增益，A_R表示接收端物理面積大小，其中n_r表示接收端聚光透鏡折射率，A_PD表示光電檢測(cè)器的面積，sin(·)為正弦函數(shù)，d_i,j,n表示第n個(gè)LED與第i個(gè)用戶的距離，ψ_n表示接收端的入射角，ψ_FoV表示用戶的視野寬度；

步驟6，將集中式優(yōu)化問題分解為K個(gè)分布式子問題進(jìn)行求解；根據(jù)交換方向乘子ADMM(Alternating Direction Method of Multipliers)優(yōu)化算法，將集中式干擾管理框架的優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為：

其中g(shù)_i,j為第j個(gè)發(fā)射端到第i個(gè)用戶的信道增益，且R_i是第i個(gè)用戶的目標(biāo)速率，e_n為除了第i個(gè)元素為1而其他元素為0的向量，σ²為噪聲功率，w_j為第j個(gè)發(fā)射端的波束形成向量，局部變量為本地干擾信息為v_i，v_i＝[v_i,1,...,v_i,j,...v_i,K,η_i]^T,j≠i，并且其中變量v_i,j表示第j個(gè)LED燈到第i個(gè)用戶的干擾；變量η_i表示第i個(gè)LED燈接收到的總干擾，Tr(·)為求矩陣的跡；

定義全局變量局部變量和全局變量的關(guān)系為：

v_i＝Z_iv

其中為(K+1)×(K+1)維實(shí)數(shù)空間，轉(zhuǎn)換后的問題簡寫為：

其中子問題f_i(v_i)的定義為：

s.t.u_iTr(W_ig_i,ig_i,i^T)≥η_i+c_i

簡化后的問題為一個(gè)全局一致問題，即根據(jù)約束條件，局部變量v_i最終應(yīng)與全局變量v一致，使用交替方向乘子ADMM算法進(jìn)行求解，對(duì)應(yīng)的拉格朗日函數(shù)L_ζ({v_i},τ_i,v)為：

其中τ_i為與優(yōu)化問題約束關(guān)聯(lián)的拉格朗日乘子，或稱為對(duì)偶變量，ζ為懲罰因子；

步驟7，令迭代次數(shù)t＝0，初始化變量v(0)，τ(0)和懲罰因子ζ，ξ>0為給定的精度；

步驟8，更新t+1次迭代時(shí)的局部變量{v_i(t+1)}，求解子問題f_i(v_i)和如下K個(gè)分布式優(yōu)化問題：

其中表示在A中使得B最小的取值，τ_i(·)為對(duì)偶變量，v_i(·)為局部變量；

步驟9，同其他LED燈交換t+1次迭代時(shí)的局部變量{v_i(t+1)}；

步驟10，更新t+1次迭代時(shí)的全局變量v(t+1)，即：

其中表示在A中使得B最小的取值；

步驟11，更新t+1次迭代時(shí)的對(duì)偶變量τ_i(t+1)，即：

τ_i(t+1)＝τ_i(t)+ζ(v_i(t+1)-Z_iv(t+1)).

步驟12，當(dāng)時(shí)，終止迭代；否則，將t更新為t+1，并返回步驟8；

步驟13，輸出波束形成矩陣{w_i}。

本發(fā)明涉及可見光通信領(lǐng)域干擾信道MISO多小區(qū)可見光干擾管理框架。本發(fā)明利用信息論、信號(hào)處理和凸優(yōu)化方法，提出了集中式和分布式兩種干擾管理框架。

有益效果：本發(fā)明所提出的干擾管理框架可以有效的減少小區(qū)間的干擾，保證用戶目標(biāo)速率，同時(shí)降低發(fā)射功率，提高能效。本發(fā)明提出針對(duì)不同場(chǎng)景提出了針對(duì)性的方法，同時(shí)方法計(jì)算精度高，求解速度快，而且分布式干擾管理方法可以有效減小系統(tǒng)內(nèi)信息交換，減輕網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，這些特點(diǎn)也減少了系統(tǒng)整體的能耗，提高了系統(tǒng)能效。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做更進(jìn)一步的具體說明，本發(fā)明的上述或其他方面的優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更加清楚。

圖1為可見光通信MISO干擾信道系統(tǒng)模型。

圖2為具體實(shí)施中集中式可見光通信多小區(qū)干擾管理方法流程圖。

圖3為具體實(shí)施中分布式可見光通信多小區(qū)干擾管理方法流程圖。

圖4為分布式可見光通信干擾管理框架仿真實(shí)驗(yàn)1功率-目標(biāo)速率變化曲線。

圖5為分布式可見光通信干擾管理框架仿真實(shí)驗(yàn)2誤差-迭代次數(shù)變化曲線。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

本發(fā)明針對(duì)可見光干擾管理框架提出了兩種新的框架，利用信息論、信號(hào)處理和凸優(yōu)化方法，提出了滿足可見光通信約束要求的，擁有閉式表達(dá)式且更緊的信道容量計(jì)算方法，可以簡單快捷的完成可見光干擾管理和波束形成的設(shè)計(jì)與計(jì)算。

圖2顯示了采用本發(fā)明技術(shù)方案的集中式可見光通信多小區(qū)干擾管理的基本流程，可見光干擾信道系統(tǒng)模型如圖1所示，具體步驟如下：

步驟1：根據(jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)置系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)和輸入信號(hào)。

對(duì)于第i個(gè)用戶，未加入直流偏置的發(fā)射信號(hào)為X_i，其參數(shù)如下：

峰值：|X_i|≤A_i；

均值：

均方值：

步驟2：求每個(gè)用戶的ABG(Alpha-Beta-Gamma)參數(shù)方程組：

其中π為圓周率，e為自然對(duì)數(shù)，erf(·)為高斯誤差函數(shù)。

獲得對(duì)應(yīng)的參數(shù)α_i，β_i和γ_i，計(jì)算每個(gè)用戶的ABG概率分布的概率密度函數(shù)：

步驟3：計(jì)算信源微分熵{h(X_i)}，即其中l(wèi)n(·)為自然對(duì)數(shù)。

步驟4：設(shè)置發(fā)射參數(shù)。

傳輸對(duì)數(shù)量：K；

每個(gè)發(fā)射端中LED數(shù)量：N

對(duì)于第i,個(gè)發(fā)射端，

輸入信號(hào)范圍：|s_i|≤A_i；

輸入信號(hào)均值：

輸入信號(hào)均方值：

直流偏置：

發(fā)射信號(hào)：x_i＝w_is_i+b_i,

步驟5：設(shè)置信道參數(shù)。第j個(gè)燈具上第n個(gè)LED到第i個(gè)用戶的信道增益可以表示為

其中表示朗伯發(fā)射等級(jí)；φ表示LED的發(fā)射角，φ_1/2表示半功率角的一半；η_c表示電光轉(zhuǎn)換效率；η_l表示光電轉(zhuǎn)換效率；G表示跨導(dǎo)放大器的增益；A_R表示接收端物理面積大小；d_i,n表示第n個(gè)LED與第i個(gè)用戶的距離；ψ_n表示接收端的入射角；ψ_FoV表示用戶的視野(FoV)寬度。接收端物理面積大小的定義為其中n_r表示接收端聚光透鏡折射率，A_PD表示光電檢測(cè)器的面積。

步驟6：求解對(duì)于第i個(gè)用戶的基于ABG分布的信道容量下界：

其中R_i是第i個(gè)接收端的目標(biāo)速率，e_n為除了第i個(gè)元素為1而其他元素為0的向量。π為圓周率，σ²為噪聲功率，|·|為取模，||·||為求2-范數(shù)，min為求最小值，α_i和γ_i為ABG分布參數(shù)，ε_i為對(duì)應(yīng)發(fā)射端的平均電功率，g_i,j為第j個(gè)發(fā)射端到第i個(gè)接收端的信道增益，w_j為第j個(gè)發(fā)射端的波束形成向量，log₂(·)為以2為底數(shù)的對(duì)數(shù)函數(shù)，ε_i為平均電功率，b_i為直流偏置，A_i為信源信號(hào)的幅度峰值。

步驟7：求解波束形成優(yōu)化問題，獲得波束賦形矩陣：

其中且π為圓周率，σ²為噪聲功率，|·|為取模，min為求最小值，ε_i為對(duì)應(yīng)發(fā)射端的平均電功率，g_i,j為第j個(gè)發(fā)射端到第i個(gè)接收端的信道增益，w_j為第j個(gè)發(fā)射端的波束形成向量，log₂(·)為以2為底數(shù)的對(duì)數(shù)函數(shù)，ε_i為平均電功率，b_i為直流偏置，A_i為信源信號(hào)的幅度峰值。

圖3顯示了采用本發(fā)明技術(shù)方案的分布式可見光通信多小區(qū)干擾管理的基本流程，可見光干擾信道系統(tǒng)模型如圖1所示，具體步驟如下：

步驟1：根據(jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)置系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)和輸入信號(hào)。

對(duì)于第i個(gè)用戶，未加入直流偏置的發(fā)射信號(hào)為X_i，其參數(shù)如下：

峰值：|X_i|≤A_i；

均值：

均方值：

步驟2：求每個(gè)用戶的解方程組

其中π為圓周率，e為自然對(duì)數(shù)，erf(·)為高斯誤差函數(shù)。

獲得對(duì)應(yīng)的參數(shù)α_i，β_i和γ_i，計(jì)算每個(gè)用戶的ABG概率分布的概率密度函數(shù)：

步驟3：計(jì)算信源微分熵{h(X_i)}，即其中l(wèi)n(·)為自然對(duì)數(shù)。

步驟4：設(shè)置發(fā)射參數(shù)。

傳輸對(duì)數(shù)量：K；

每個(gè)發(fā)射端中LED數(shù)量：N

對(duì)于第i,個(gè)發(fā)射端，

輸入信號(hào)范圍：|s_i|≤A_i；

輸入信號(hào)均值：

輸入信號(hào)均方值：

直流偏置：

發(fā)射信號(hào)：x_i＝w_is_i+b_i,

步驟5：設(shè)置信道參數(shù)。第j個(gè)燈具上第n個(gè)LED到第i個(gè)用戶的信道增益可以表示為

其中表示朗伯發(fā)射等級(jí)；φ表示LED的發(fā)射角，φ_1/2表示半功率角的一半；η_c表示電光轉(zhuǎn)換效率；η_l表示光電轉(zhuǎn)換效率；G表示跨導(dǎo)放大器的增益；A_R表示接收端物理面積大??；d_i,n表示第n個(gè)LED與第i個(gè)用戶的距離；ψ_n表示接收端的入射角；ψ_FoV表示用戶的視野(FoV)寬度。接收端物理面積大小的定義為其中n_r表示接收端聚光透鏡折射率，A_PD表示光電檢測(cè)器的面積。

步驟6：構(gòu)造基于ADMM算法的分布式優(yōu)化模型；

步驟7：迭代計(jì)算求解ADMM算法的分布式優(yōu)化模型，獲得波束形成矩陣。

為了驗(yàn)證本發(fā)明效果，進(jìn)行了仿真對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

對(duì)于基本可見光干擾信道通信系統(tǒng)，相關(guān)參數(shù)計(jì)算公式如下：

系統(tǒng)平均電功率：

系統(tǒng)平均光功率：

系統(tǒng)歸一化信噪比(dB)：

系統(tǒng)峰均功率比：

給定系統(tǒng)信噪比SNR與系統(tǒng)峰均功率比的情況下，

系統(tǒng)平均電功率：

系統(tǒng)平均光功率：

對(duì)于第i個(gè)LED燈，

平均電功率分配系數(shù)：v_i,v_i∈[0,1],

平均光功率分配系數(shù)：μ_i,μ_i∈[0,1],

平均電功率：ε_i＝v_iε；

平均光功率：A_i＝μ_iA；

峰均功率比：

對(duì)于分布式可見光通信干擾管理框架，LED燈和接收端位置坐標(biāo)如表1所示，分布式可見光通信干擾管理框架仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1按照表2所示給定的仿真實(shí)驗(yàn)參數(shù)，展示了本發(fā)明技術(shù)方案在不同情況下隨著目標(biāo)速率變化的總功率變化情況，分布式可見光通信干擾管理框架仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)2按照表3所示給定的仿真實(shí)驗(yàn)參數(shù)，展示了本發(fā)明技術(shù)方案在不同情況下隨著迭代次數(shù)變化的相對(duì)誤差變化情況。根據(jù)圖4所示的仿真結(jié)果可以看出本發(fā)明干擾管理方法是可行的，可以求解出最優(yōu)的總功率。從圖5可以看出本發(fā)明提出的算法收斂速度很快，并且誤差可以小于5％。(圖中英文解釋如下：ElectricalPower：電功率，Ratethreshold：目標(biāo)速率，RelativePowerError：相對(duì)功率誤差，IterationIndex：迭代次數(shù)，Bits/sec/Hz：比特每秒每赫茲，dBm：分貝毫瓦)

相關(guān)參數(shù)計(jì)算公式如下：

對(duì)于基本可見光干擾信道通信系統(tǒng)，相關(guān)參數(shù)計(jì)算公式如下：

系統(tǒng)平均電功率：

系統(tǒng)平均光功率：

系統(tǒng)歸一化信噪比(dB)：

系統(tǒng)峰均功率比：

給定系統(tǒng)信噪比SNR與系統(tǒng)峰均功率比的情況下，

系統(tǒng)平均電功率：

系統(tǒng)平均光功率：

系統(tǒng)總電功率：

對(duì)于第i個(gè)LED燈，

平均電功率分配系數(shù)：v_i,v_i∈[0,1],

平均光功率分配系數(shù)：μ_i,μ_i∈[0,1],

平均電功率：ε_i＝v_iε；

平均光功率：A_i＝μ_iA；

峰均功率比：

其中假設(shè)A₁＝A₂＝A₃＝A₄，ε₁＝ε₂＝ε₃＝ε₄以及

假設(shè)在一個(gè)(20×20×5m³)房間中部署可見光通信網(wǎng)絡(luò)，其中房間一個(gè)角落作為空間直角坐標(biāo)系的原點(diǎn)(0,0,0)，網(wǎng)絡(luò)中包含(K＝4)個(gè)傳輸對(duì)。換言之，房間內(nèi)部署4盞LED燈，每盞燈為由多個(gè)LED組成的發(fā)光陣列，陣列的中心位置如表3所示，表中距離單位為米。

表1：LED燈和接收端位置坐標(biāo)

表2：可見光通信干擾管理框架仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1參數(shù)

表3：可見光通信干擾管理框架仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)2參數(shù)

本發(fā)明提供了可見光通信多小區(qū)干擾管理方法，具體實(shí)現(xiàn)該技術(shù)方案的方法和途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)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)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。本實(shí)施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。