本文關鍵詞：基于室內(nèi)可見光通信的覆蓋優(yōu)化技術研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：基于可見光通信(Visible Light Communication,VLC)技術的智能家庭網(wǎng)絡有效的解決了智能家庭網(wǎng)絡接入用戶容量問題、電磁干擾問題及安全性問題。但是VLC中接收平面的接收光功率、信噪比分布不均勻的問題將導致分布在房間內(nèi)不同位置的智能設備無法享受到同樣的服務質(zhì)量,甚至導致由于接收信號功率不足而引起的通信失敗,影響智能家庭中網(wǎng)絡覆蓋性能。因此,如何優(yōu)化智能家庭中VLC功率覆蓋均衡成為現(xiàn)今可見光通信技術的熱點研究方向之一。本文基于可見光通信技術結合改進的布谷鳥搜索算法,提出了一種新的室內(nèi)VLC光功率覆蓋優(yōu)化方案。該方案在VLC信號接收模型中引入了功率調(diào)節(jié)因子和信噪比調(diào)節(jié)因子,通過尋找最優(yōu)的調(diào)節(jié)因子獲取最優(yōu)的室內(nèi)光功率和信噪比分布。為了獲得最優(yōu)的調(diào)節(jié)因子,采用了群智能優(yōu)化算法之一布谷鳥搜索算法,其采用萊維飛行搜索機制和偏好隨機游走策略,這兩種策略平衡了算法的局部搜索和全局搜索,改善了粒子群算法易出現(xiàn)早熟的問題。與其他智能優(yōu)化算法比較,布谷鳥搜索算法更簡單、函數(shù)中參數(shù)較少且易于實現(xiàn),求解精度和收斂速度也明顯比粒子群算法和遺傳算法具有優(yōu)勢。為進一步提高布谷鳥算法的性能,本文提出了一種改進的布谷鳥搜索算法,改進后的布谷鳥算法在解決多目標優(yōu)化問題時求精能力更高,收斂速度更快。另外,為便于工程技術人員快速高效地針對不同場景進行VLC光源設計,基于軟件工程理論設計了一款室內(nèi)VLC覆蓋優(yōu)化仿真系統(tǒng),本文對系統(tǒng)的體系結構、需求、設計和實現(xiàn)等方面進行了介紹。本文具體完成的工作如下:(1)闡述可見光通信技術原理與發(fā)展現(xiàn)狀。(2)介紹智能優(yōu)化算法及其中常見的幾種算法,著重介紹了布谷鳥搜索算法。為進一步提高布谷鳥搜索算法的求解精度和收斂速度,同時為了獲得更加均勻的室內(nèi)VLC光功率及信噪比分布,提出了一種改進的布谷鳥搜索算法,通過引入自適應步長因子和自適應發(fā)現(xiàn)概率機制,進一步提高了算法的收斂速度和求解精度,進而提高了室內(nèi)VLC的光功率分布及信噪比分布的均勻性。(3)介紹VLC的基本原理與主要特性,給出室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)解決方案中關鍵參數(shù)設計實現(xiàn),包括接收平面照明特性、接收光功率、信噪比、功率調(diào)節(jié)因子、目標函數(shù)。介紹了優(yōu)化算法的關鍵程序代碼及流程說明。(4)通過仿真實驗證明改進的布谷鳥搜索算法對解決室內(nèi)可見光通信覆蓋問題的有效性、優(yōu)越性。(5)證明最終獲得的調(diào)節(jié)因子能較好實現(xiàn)智能家庭中VLC功率覆蓋均衡及信噪比均衡。(6)設計了室內(nèi)可見光通信管理系統(tǒng),描述了系統(tǒng)體系結構、需求分析、軟件設計功能模塊說明及工作流程說明。
【關鍵詞】：智能家庭網(wǎng)絡 VLC技術 調(diào)節(jié)因子 布谷鳥搜索算法
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 可見光通信的研究背景11-15
• 1.1.1 可見光通信技術發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.1.2 可見光通信的應用方向與研究趨勢13-15
• 1.2 研究意義及主要工作15-16
• 1.3 論文組織結構16-17
• 第2章 智能優(yōu)化算法17-23
• 2.1 智能優(yōu)化算法17
• 2.2 幾種常見的智能優(yōu)化算法17-19
• 2.1.1 粒子群優(yōu)化算法17-18
• 2.1.2 蟻群算法18
• 2.1.3 遺傳算法18-19
• 2.3 布谷鳥搜索算法相關基礎19-21
• 2.2.1 布谷鳥的繁殖行為19
• 2.2.2 萊維飛行（Levy Flights）的有效性19-20
• 2.2.3 布谷鳥搜索算法基本準則20-21
• 2.4 改進的布谷鳥搜索算法21-22
• 2.5 本章小結22-23
• 第3章 室內(nèi)可見光通信解決方案23-36
• 3.1 室內(nèi)通信場景描述23-24
• 3.2 可見光通信的基本原理與主要特性24-25
• 3.3 室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)模型25-28
• 3.3.1 接收平面照明特性25-26
• 3.3.2 接收光功率26
• 3.3.3 信噪比26-27
• 3.3.4 調(diào)節(jié)因子27
• 3.3.5 目標函數(shù)表示27-28
• 3.4 改進的布谷鳥搜索算法流程及關鍵代碼說明28-33
• 3.5 計算光功率及信噪比程序流程說明33-35
• 3.5.1 LED接收光功率程序流程33-34
• 3.5.2 LED接收信噪比程序流程34-35
• 3.6 本章小結35-36
• 第4章 室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)覆蓋優(yōu)化方案分析36-48
• 4.1 算法思路和實現(xiàn)說明36-37
• 4.2 仿真實驗37-38
• 4.2.1 仿真場景37
• 4.2.2 調(diào)節(jié)因子的選取37-38
• 4.3 4*4LED陣列各參數(shù)優(yōu)化前后的對比38-41
• 4.3.1 接收光功率38-40
• 4.3.2 信噪比40-41
• 4.4 不同LED陣列性能對比41-46
• 4.4.1 3*3LED陣列41-44
• 4.4.2 5*5LED陣列44-46
• 4.4.3 不同個數(shù)LED陣列優(yōu)化性能對比46
• 4.5 幾種智能優(yōu)化算法的比較46-47
• 4.6 本章小結47-48
• 第5章 室內(nèi)可見光通信覆蓋優(yōu)化系統(tǒng)設計與實現(xiàn)48-61
• 5.1 系統(tǒng)總體需求概述48-49
• 5.2 系統(tǒng)功能需求分析49-52
• 5.2.1 系統(tǒng)交互模塊需求分析49-50
• 5.2.2 系統(tǒng)控制模塊需求分析50-51
• 5.2.3 系統(tǒng)計算模塊需求分析51-52
• 5.3 系統(tǒng)設計與實現(xiàn)52-60
• 5.3.1 系統(tǒng)交互模塊53-55
• 5.3.2 系統(tǒng)控制模塊55-58
• 5.3.3 系統(tǒng)計算模塊58-59
• 5.3.4 仿真系統(tǒng)界面59-60
• 5.4 本章小結60-61
• 第6章 總結與展望61-62
• 6.1 本文工作總結61
• 6.2 未來工作展望61-62
• 參考文獻62-64
• 作者簡介及在學期間所取得的科研成果64-65
• 致謝65

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本文編號：462513