1 西安邮电大学电子工程学院，陕西 西安 710121
2 中国船舶重工集团705研究所水下信息与控制重点实验室，陕西 西安 710077
为改善室内可见光通信中传统光源布局方式造成的接收光功率不均匀从而导致通信盲区的问题，本文提出了一种局部非均匀的对称型布局方式，并结合自适应机制及模拟退火算法对遗传算法中的选择、交叉和变异算子进行改进，在考虑墙面一次反射的情况下利用改进遗传算法对LED芯片位置、芯片上的灯珠数目及半功率角进行同步优化。仿真结果表明：在5 m×5 m×5 m的房间模型中，采用改进遗传算法对灯源布局进行优化后，接收光功率均匀度达到了97.7%，平均光功率为1029 μW，光照均匀度达到了0.84。此外，利用改进的遗传算法针对不同尺寸房间模型中的灯源布局进行了优化，结果表明，接收光功率均匀度均得到了提高。
光通信 可见光通信 遗传算法 光源布局 接收光功率 中国激光
2023, 50(13): 1306001
采用蒙特卡洛方法建立了水下高斯光束传输仿真模型, 基于该模型重点研究了接收机倾角和接收机位置对接收光功率的影响规律。仿真结果表明: 在水下信道中, 当接收机探测器阵面与激光出射角垂直时, 接收光功率最大, 随着接收机探测器阵面倾斜角度的增加, 接收光功率逐渐减小; 当接收机沿着Y轴方向正向移动时, 且接收机在激光束的直径范围内时, 接收光功率不变; 当接收机在激光束的直径范围外时, 接收光功率随着接收机偏离原点距离的增加而减小。仿真结果可为水下激光通信工程实践提供参考依据。
内蒙古科技大学 信息工程学院,内蒙古 包头 014010
针对传统位置指纹算法存在定位精度低和计算复杂度高等问题,文章提出了一种基于反向传播神经网络(BPNN)和多元线性回归(MLR)的单发光二极管(LED)室内定位算法。首先,利用3个水平光电探测器(PD)作为接收器接收光功率,待测点位于接收器的中心; 然后根据接收到的光功率向量,利用BPNN确定待测点粗略的位置范围; 最后以该位置范围作为约束条件,利用MLR对待测点的位置进行更精确地定位。实验结果表明,在2.0 m × 2.0 m × 2.5 m的室内空间中,该算法的平均定位误差为5.04 cm,平均定位时间为0.002 83 s。与传统的位置指纹算法相比,该算法的平均定位精度提高了41.53%,平均定位时间减少了56.60%,在较低计算复杂度的前提下实现了更精确的定位。
可见光通信 室内定位 接收光功率 反向传播神经网络 多元线性回归 visible light communication indoor positioning received optical power BPNN MLR
内蒙古科技大学 信息工程学院，内蒙古 包头 014010
为提高室内可见光定位的精度，提出了一种基于双反向传播(BP)神经网络的单发光二极管(LED)灯室内定位算法。首先在定位区域内使用BP神经网络确定待测目标粗略的位置范围，然后以该位置范围为限制条件，再次使用BP神经网络实现更精确的定位。室内定位系统采用单个LED灯作为发射器，3个水平光电探测器作为接收器接收光功率，避免了使用多个LED灯在定位时引起的光源符号间干扰。仿真结果表明：在3 m×3 m×3.5 m的定位区域内，提出算法的平均定位精度可达0.0042 m，比传统的室内可见光定位算法高。
可见光 接收光功率 室内定位 反向传播神经网络 visible light received optical power indoor positioning back propagation neural network
1 福建师范大学医学光电科学与技术教育部重点实验室福建省光子技术重点实验室, 福建 福州 350007
2 福建师范大学协和学院, 福建 福州 350117
3 逢甲大学资讯工程学系, 台湾 台中 40724
提出了一种基于正交频分复用(OFDM)调制的室内可见光通信指纹匹配定位算法(FMLA-OFDM)。实验表明,相比于传统的质心定位算法,所提算法平均定位精度提高了56%,定位稳定性提高了55%;随着LED水平间距的增大,所提算法定位精度明显优于基于最小二乘法模型的定位精度;相比于基于二进制启闭键控(OOK)调制方式的模型,所提算法的平均定位精度提高了17%,定位稳定性提高了21%。
光通信 正交频分复用 接收光功率 指纹匹配 室内定位 激光与光电子学进展
2019, 56(9): 090601
1 重庆邮电大学通信与信息工程学院, 重庆 400065
2 重庆邮电大学工业物联网与网络化控制教育部重点实验室, 重庆 400065
基于LED的室内可见光通信(VLC)能够实现照明和高速率的数据传输, 但LED朗伯辐射模式和光线多径效应等使VLC系统下行链路在同一接收水平面的光功率和照明强度分布不均匀, 难以保证通信服务的公平性。提出了一种改进的遗传模拟退火算法(IGSAA)搜索最优的功率调节因子并调节LED阵列的发射功率。IGSAA基于不同接收点的接收功率差异的适应度函数, 采用双点交叉操作方式并根据种群最优个体信息和进化代数设计自适应变异概率以增强算法的搜索能力, 采用基于子群划分的概率交叉和变异方法以增加种群多样性。仿真结果表明, IGSAA能在有限进化代数内有效地提高室内VLC系统的覆盖均匀性。
光通信 均匀覆盖 遗传模拟退火算法 功率调节因子 接收光功率
1 重庆邮电大学工业物联网与网络化控制教育部重点实验室, 重庆 400065
2 重庆邮电大学光纤通信技术重点实验室, 重庆 400065
针对室内可见光通信接收光功率分布不均匀造成通信性能不均衡的问题, 提出一种LED阵列独立均匀分布布局, 并运用改进自适应遗传算法优化LED阵列间距离和LED半功率角。优化遗传算法中的选择算子, 并重新设计算法中的交叉和变异操作, 采用改进自适应遗传算法优化影响系统性能的LED半功率角和LED阵列间距离。仿真结果表明：接收平面的接收功率方差从未优化前的3.02 dBm降低到1.16 dBm, 照明强度范围从优化前的374~862 lx改善至417~765 lx。相比现有的接收光功率的优化方法, 该算法的性能与收敛速度均得到改善。
光通信 可见光通信 自适应遗传算法 半功率角 阵列间距离 接收光功率
1 哈尔滨工业大学 可调谐激光器国家重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 中国计量学院 信息工程学院, 浙江 杭州 310018
结合正交频分复用(OFDM)技术和相干探测的优势, 研究了相干OFDM自由空间光通信(FSO)系统的误码性能, 考虑了OFDM映射方式以及映射阶数对系统误码性能的影响。在Gamma-Gamma大气湍流信道下, 分别从平均信噪比和所需平均接受光功率的角度考虑了系统在弱、中和强湍流三种情况下的误码性能。在此基础上, 推导了系统误符号率的闭合表达式。仿真结果表明, 相干探测下OFDM FSO系统可以较好地克服大气湍流效应, 在弱、中湍流情况下, QAM映射方式下系统的误码性能明显优于PSK方式, 在强湍流下这种优势不明显, 此外随着映射阶数的增加, 系统误符号率增加, 因此在实际应用中可以通过降低映射阶数来提高系统误码性能。
自由空间光通信 相干OFDM 误符号率 平均接收光功率 FSO coherent OFDM symbol error rate average received optical power 红外与激光工程
2016, 45(7): 0722003
采用直接探测短脉冲激光信号的方式，基于信号检测中的探测概率、虚警概率理论，详细推导了光接收机最小接收光功率.阈值的选取对系统的探测性能有较大影响，对实际系统分析表明，在满足系统探测条件下，通过阈值的合理选择，可以使得总误判率达到最小值.最后，比较了0.5～10 ns脉宽下的最小接收光能量.对激光雷达探测系统的设计和优化有一定的指导意义.
最小接收光功率 探测概率 虚警概率 脉冲激光信号 minimal receivable power detection probability false alarm probability pulse laser signals
1 哈尔滨工业大学 可调谐激光技术国家级重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 哈尔滨理工大学应用科学学院, 黑龙江 哈尔滨 150080
3 哈尔滨电业局太平供电所, 黑龙江 哈尔滨 150000
星间光通信中,波前畸变是影响信号光远场特性的主要因素。分析了球差和彗差对信号光远场分布、天线接收光功率的影响,引入了畸变衰减因子,给出了畸变衰减因子与波前畸变均方根(RMS)值的关系。理论分析和数值仿真结果表明,球差和彗差畸变越大,对天线接收功率的影响越大。在天线对准的条件下,当彗差和球差畸变均方根值分别约为0.120λ和0.135λ时,天线的接收功率为无畸变时的1/2。彗差对天线接收功率的影响主要是峰值移动造成的,球差对天线接收功率的影响主要是次峰的增强造成的。
光通信 远场特性 接收光功率 球差 彗差
