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1、(10)申请公布号 CN 102832993 A(43)申请公布日 2012.12.19CN102832993A*CN102832993A*(21)申请号 201210281058.9(22)申请日 2012.08.08H04B 10/08(2006.01)(71)申请人北京邮电大学地址 100876 北京市海淀区西土城路10号(72)发明人张民 向阳 韩大海 于露 李青(74)专利代理机构北京路浩知识产权代理有限公司 11002代理人王莹(54) 发明名称多波段室内可见光的通信信道特性评估方法(57) 摘要本发明涉及无线通信技术领域，公开了一种多波段室内可见光的通信信道特性评估方法，包括以下。
2、步骤：S1、在同一时刻、不同方向发射不同波段可见光的共Ne个光子；S2、接收端判断是否接收所述光子，若是，则接收，否则使所述光子在接收端所在平面发生反射，直至接收到光子；所述接收端在不停地移动；S3、根据所接收到的光子的数目、时延和功率评估多波段可见光的信道特性。本发明由于考虑了可能会发生的多次的反射对信道的影响，所得到均方时延扩展和路径损耗也更加精确，可以提高多波段室内可见光的通信信道特性评估精度。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书3页 附图1页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页1/1页21.一种多波段室内可见光。
3、的通信信道特性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、在同一时刻、不同方向发射不同波段可见光的共Ne个光子；S2、接收端判断是否接收所述光子，若是，则接收，否则使所述光子在接收端所在平面发生反射，直至接收到光子；所述接收端在不停地移动；S3、根据所接收到的光子的数目、时延和功率评估多波段可见光的信道特性。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，接收端根据探测器的接收角判断是否接收所述光子。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S2中，若光子在接收端所在平面的入射角小于所述探测器的接收角，则接收所述光子，否则使所述光子在接收端所在平面发生反射。4.如权利要求1或2或3所述的方。
4、法，其特征在于，步骤S3具体为：S31、统计预设时间段内接收到的光子数目Nr；S32、根据Ne和Nr计算路径损耗；S33、根据每个光子被探测器接收时的时延、所述预设时间段内所接收到的每个光子的平均时延以及功率计算信道的均方时延扩展；S34、根据所述路径损耗和均方时延扩展衡量信道特性。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S32和S33执行顺序互换或同时执行。权 利 要 求 书CN 102832993 A1/3页3多波段室内可见光的通信信道特性评估方法技术领域0001 本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种多波段室内可见光的通信信道特性评估方法。背景技术0002 Gfeller and。
5、 Bapst首先提出了基本面分割算法来模拟室内红外信道的冲击响应1。 Barry采用递归算法对上述方案进行了改进2，但是随着时间分辨率的增强以及反射次数的增加，计算的复杂度也相应增加，因此考虑的反射次数不能多于五次。Barry所提出的递归算法从原理上证明了光线追踪法的可行性3。Barry和Lee在文献3中对比了可见光通信与红外通信的功率谱分布，但也只考虑了三种不同的响应。0003 1Gfeller,F.R.,and Bapst,U.:Wireless in-house data communication via diffuse infrared radiation,Proceedings o。
6、f the IEEE,1979,67,(11),pp.1474-14860004 2Barry,J.R.,Kahn,J.M.,Krause,W.J.,Lee,E.A.,and Messerschmitt,D.G.:Simulation of multipath impulse response for indoor wireless optical channels,Selected Areas in Communications,IEEE Journal on,1993,11,(3),pp.367-3790005 3Kwonhyung,L.,Hyuncheol,P.,and Barry,J.。
7、R.:Indoor Channel Characteristics for Visible Light Communications,Communications Letters,IEEE,2011,15,(2),pp.217-2190006 分析已有的信道估计方法，可以发现它们具有三种主要的缺陷。首先，信道估计的精度不能满足要求为了控制计算的复杂度，反射次数不能多于五次；其次，已有的方法只提出了对单光源的分析方案，对于多光源的分析还是空白，而多光源是更接近实际的模型；最后，已有的方法只分析了特定波长的信道，没有对频谱为380nm到780nm可见光信道进行分析。发明内容0007 （一）要解决的。
8、技术问题0008 本发明要解决的技术问题是：如何提高多波段室内可见光的通信信道特性评估精度。0009 （二）技术方案0010 为了解决上述技术问题，本发明提供一种多波段室内可见光的通信信道特性评估方法，包括以下步骤：0011 S1、在同一时刻、不同方向发射不同波段可见光的共Ne个光子；0012 S2、接收端判断是否接收所述光子，若是，则接收，否则使所述光子在接收端所在平面发生反射，直至接收到光子；所述接收端在不停地移动；0013 S3、根据所接收到的光子的数目、时延和功率评估多波段可见光的信道特性。说 明 书CN 102832993 A2/3页40014 优选地，接收端根据探测器的接收角判断是。
9、否接收所述光子。0015 优选地，若光子在接收端所在平面的入射角小于所述探测器的接收角，则接收所述光子，否则使所述光子在接收端所在平面发生反射。0016 优选地，步骤S3具体为：0017 S31、统计预设时间段内接收到的光子数目Nr；0018 S32、根据Ne和Nr计算路径损耗；0019 S33、根据每个光子被探测器接收时的时延、所述预设时间段内所接收到的每个光子的平均时延以及功率计算信道的均方时延扩展；0020 S34、根据所述路径损耗和均方时延扩展衡量信道特性。0021 优选地，步骤S32和S33执行顺序互换或同时执行。0022 （三）有益效果0023 上述技术方案具有如下优点：本发明由于。
10、考虑了可能会发生的多次的反射（例如五次以上）对信道的影响，所得到均方时延扩展和路径损耗也更加精确，可以提高多波段室内可见光的通信信道特性评估精度。附图说明0024 图1是本发明的方法流程图；0025 图2是室内可见光的通信信道模型示意图。具体实施方式0026 下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。0027 如图1所示，本发明的方法包括以下步骤：0028 S1：在同一时刻、不同方向发射不同波段可见光的共Ne个光子，每个光子具有时间t、功率p、反射次数rebound三个参量，发射的光子的光功率强度具有朗伯特性II0cosn。
11、，I0为一个光源LED种类有关的常量，n为朗伯因子，表示出射光功率最大方向所对应的角度。0029 S2：接收端判断是否接收所述光子，若是，则接收，否则使所述光子在接收端所在平面发生反射，直至接收到光子；所述接收端沿一个方向不停地移动。光子到达接收端所在平面之后，功率分布为：0030 0031 Ar为探测器的接收面积；Pe是到达接收端所在平面的光子功率；FOV是探测器的接收角；d为光子从发送端到接收端经过的距离，为接收端所在平面的出射角，为接收端所在平面的入射角。如不能直接接收，则光子继续与接收端所在平面发生反射。0032 光子在室内以光速直线前进，直到被反射或被接收端成功接收，r2r1+n，r。
12、1代表光子的初始位置；代表两个反射面之间的距离；r2是光子与反射面发生反射的位置；n是光子运动的方向向量。当光子碰到反射面时，会发生漫反射现象，此时光子能量发说 明 书CN 102832993 A3/3页5生衰减，在如图2所示模型中均采用朗伯特性的反射面，即在反射处产生具有朗伯特性的新光子，同时记录反射次数。图2是室内可见光的通信信道模型示意图，Tx1-Tx4为四个不同的光源位置，接收端PD沿箭头方向移动，不同的光源的位置坐标可以在仿真程序中进行设置。0033 当光子运行时间超过仿真程序设定的最大值时，判定光子“死亡”，丢弃该光子，并在程序的光源发射模块重新生成新的光子。0034 在室内各个反。
13、射面会对不同波段的光子具有不同的反射系数，通过对模型中反射壁不同反射参数的选择，就能得到光子经过多次反射后的功率分布，按时间顺序对接收到的光子进行统计以得到室内不同波段的冲激响应。0035 S3、根据所接收到的光子的数目、时延和功率评估多波段可见光的信道特性。路径损耗和均方时延扩展是评价无线通信信道的两个重要参数，路径损耗越大，则信道特性越差，均方时延扩展越大，多径效应越大，则信道特性越差。0036 1.路径损耗的计算公式为：0037 0038 其中Nr为被接收到的光子数目；Ne为被追踪的总光子数目，在仿真中将这个参数设为106。0039 2.多径效应会加宽信道的冲击响应时间，我们使用信道的均。
14、方时延扩展来衡量这一效应的大小。每个光子通过的路径不同，它们的时延也不同。信道的均方时延扩展计算公式如下：0040 0041 其中，i为每个光子被探测器接收时的时延，0为平均时延，pi为接受平面上每个光子的功率，pr为pi的平方和。0与pr的公式如下：0042 0043 0044 可以看出，本发明由于考虑了可能会发生的多次的反射（例如五次以上）对信道的影响，所得到均方时延扩展和路径损耗也更加精确，可以提高多波段室内可见光的通信信道特性评估精度。0045 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。说 明 书CN 102832993 A1/1页6图1图2说 明 书 附 图CN 102832993 A。