多光源无线光通信频谱感知系统及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114221706A(43)申请公布日2022.03.22(21)申请号202111463521.7(22)申请日2021.12.02(71)申请人苏州大学地址215000江苏省苏州市吴中区石湖西路188号(72)发明人姜子乐由骁迪沈纲祥(74)专利代理机构苏州市中南伟业知识产权代理事务所(普通合伙)32257代理人李柏柏(51)Int.Cl.H04B10/116(2013.01)权利要求书3页说明书9页附图3页(54)发明名称多光源无线光通信频谱感知系统及方法(57)摘要本发明涉及一种多光源无线光通信频谱感知系统，包括发射端，其用于发射光信号，发射端包括多个LED；次用户终端用于接收发射端发射的光信号，将光信号转换为电信号，滤除电信号中的直流成分，获得滤波后的电信号，对电信号进行采样，获得采样数据和相应的采样数目，基于采样数目和采集到的次用户终端的位置数据进行信道估计，获得信道矩阵，基于信道矩阵、采样数据和采样数目来计算检测量M与判决门限K，通过比较M与K的大小关系，判断信道是否被主用户占用。本发明可以提高频谱的利用效率，特别是在多径信道下鲁棒性较强，即便在考虑定位误差以及接收机倾斜的情况下仍有较好的检测效果。CN114221706ACN114221706A权利要求书1/3页1.一种多光源无线光通信频谱感知系统，其特征在于，包括：发射端，其用于发射光信号，所述发射端包括多个LED；次用户终端，其用于接收所述发射端发射的光信号，将所述光信号转换为电信号，滤除电信号中的直流成分，获得滤波后的电信号，对所述电信号进行采样，获得采样数据和相应的采样数目，基于所述采样数目和采集到的次用户终端的位置数据进行信道估计，获得信道矩阵，基于所述信道矩阵、采样数据和采样数目，分别计算检测量和判决门限，来判断信道是否被主用户占用，其中，判断信道是否被主用户占用包括：将所述检测量和所述判决门限进行比较，若检测量大于判决门限，则判定信道被主用户占用，否则判定信道未被主用户占用。2.根据权利要求1所述的多光源无线光通信频谱感知系统，其特征在于：所述次用户终端包括：光电检测器模块，其用于将所述光信号转换为电信号；直流滤波器模块，其用于滤除电信号中的直流成分，获得滤波后的电信号；采样模块，其用于对滤波后的电信号进行采样，获得采样数据和相应的采样数目；位置信息采集模块，其用于采集所述次用户终端的位置数据；信道矩阵估计模块，其用于基于所述采样数目和所述位置数据进行信道估计，获得信道矩阵。3.根据权利要求1所述的多光源无线光通信频谱感知系统，其特征在于：所述次用户终端包括：检测量计算模块，其用于计算获得检测量；判决门限计算模块，其用于计算获得判决门限；判决模块，其用于将所述检测量和所述判决门限进行比较，若检测量大于判决门限，则判定信道被主用户占用，否则判定信道未被主用户占用。4.一种多光源无线光通信频谱感知方法，其特征在于，包括：发射端发射光信号；次用户终端接收所述发射端发射的光信号，将所述光信号转换为电信号，滤除电信号中的直流成分，获得滤波后的电信号，对所述电信号进行采样，获得采样数据和对应的采样数目；基于所述采样数目和采集到的次用户终端的位置数据进行信道估计，获得信道矩阵；基于所述信道矩阵以及采样数据计算出检测量，根据信道矩阵以及采样数目计算出判决门限，将所述检测量和所述判决门限进行比较，若检测量大于判决门限，则判定信道被主用户占用，否则判定信道未被主用户占用。5.根据权利要求4所述的多光源无线光通信频谱感知方法，其特征在于：基于所述采样数据和采集到的次用户终端的位置数据进行信道估计的方法包括：在获得采样数目N后进行信道估计，生成信道矩阵2CN114221706A权利要求书2/3页其中m是离散信道的长度，又有其中l是LED的朗伯辐射阶数，Ar是光电检测器模块的有效面积，Ts是直流滤波器模块的增益,g是光学集中器的增益,ψc是次用户终端接收机的视场角,c是光速,t0是采样间隔，此外，Ij＝{i＝1,…,L|j＝[Di/ct0]},[·]是取整函数，Di是第i个LED到次用户终端接收机的距离,φi与θi分别代表出射角和入射角，Di、φi和θi表示为其中vi＝[xi‑xr,yi‑yr,zi‑zr],vO＝[sinβ·cosα,sinβ·sinα,cosβ],<·,·>表示两个向量的内积,α和β分别是光电检测器模块的方位角和极角。6.根据权利要求5所述的多光源无线光通信频谱感知方法，其特征在于：所述坐标(xi,yi,zi)和(xr,yr,zr)分别为第i个LED的位置坐标和所述次用户终端接收机的位置坐标，其由位置信息采集模块采集。7.根据权利要求4所述的多光源无线光通信频谱感知方法，其特征