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可见光通信(Visible Light Communication,VLC)是照明和通信的深度耦合,在提供室内照明的同时利用发光二极管(Light Emitting Diode,LED)等发出的人眼察觉不到的明暗闪烁信号来实现高速的网络数据传输。与无线射频通信相比,VLC具有成本低、带宽大、安全性高以及信号传输速率快等优点,可以在很大程度上缓解无线射频通信频谱紧张的问题。然而除了这些优点以外,VLC系统仍存在两点不足:(1)由于可见光信号的直线传播特性,使得单个LED的通信覆盖区域有限,因此构建VLC网络需要多个LED灯。为避免通信盲区,相邻LED的覆盖区域将相互重叠,小区间干扰(Inter-Cell Interference,ICI)所引起的性能劣化将大大影响VLC网络的系统性能。(2)当VLC网络中存在多个用户时,如何实现有效的光波带宽分配和多用户调度(Multi-User Scheduling,MUS)是VLC面临的另一重要问题。针对上述问题,本文采用多色光源合成的白光LED作为室内照明和VLC信号发射器,在VLC下行链路系统中,提出了以用户为中心(User-Centric,UC)的基于用户体验质量(Quality of Experience,QoE)最优的优化调度方案。同时,针对不同LED的优化问题,本文设计了一种新的贪婪调度算法来分配光波带宽资源,并基于用户的QoE值动态搜索最优的可见光接入点与用户设备(Access Point-User Equipment,AP-UE)的匹配链路。本文的主要工作及创新点如下:1.本文采用多色光源合成的白光LED作为室内照明和VLC信号发射器。与普通LED相比,多色光源合成的白光LED不仅具有优异的显色指数,而且可以实现VLC多通道并行传输,大大提高了VLC系统的信号传输速度。为进一步分析多色合成白光LED的光照和信号传输性能,本文详细介绍了VLC系统在R、G、B(Red,Green,Blue)3色和R、G、B、C(Red,Green,Blue,Cyan)4色合成白光LED两种情况下的光波资源分配及MUS策略。2.本文采用新的网络服务评价方式—QoE。与网络所提供的服务质量(Quality of Service,QoS)相比,QoE是从UE的角度考虑网络的整体性能,是一种以UE认可程度为标准的服务评价方式,可以更好地反映UE对网络服务的满意程度。在保证LED照明质量的基础上,本文提出了一种以UE为中心的基于UE QoE最优的贪婪调度算法来分配可见光光波带宽资源,并在调度过程中完全消除ICI。基于UE QoE最优的贪婪算法在调度过程中选择最优的UE QoE建立AP-UE连接,使系统中总UE QoE值达到最大。在建立相应AP-UE连接后,选择移除与之存在干扰的链路,这样一来,VLC系统经贪婪算法选择出的链路,相互间不存在干扰。同时在资源分配过程中考虑MUS和被调度UE间的公平性。大量的仿真结果表明,本文所提出的基于UE QoE最优的贪婪算法可以在完全消除ICI的情况下为更多UE提供通信服务,且被调度UE间的公平性更好。3.本文引入新的频谱资源域—功率域。多色合成白光LED是通过控制每个LED灯内各路信号的平均功率比使得整个输出为恒定的白光。对于R、G、B、C 4色合成的白光LED,根据颜色功率控制公式解得每种颜色的传输功率值不是唯一的。由于每个VLC AP中R、G、B、C四种颜色的传输功率值不确定,为使总UE QoE最大,需要在选择最优光波带宽分配的过程中优化每个VLC AP各颜色的传输功率。因此本文在RGB三色资源分配的基础上,提出了以UE为中心的基于UE QoE最优的多色资源分配及功率优化调度算法。为了解决4色LED传输功率优化和可见光光波带宽分配的联合优化问题,本文将这一联合问题拆分成资源分配和功率优化两个独立的问题分别对UE QoE进行优化。仿真结果表明,不论UE的分布如何,以UE为中心的、基于UE QoE最优的多色资源分配及功率优化调度算法可以提供更好的UE QoE、调度更多的UE数量。