Generalized Spatial Modulation in Indoor Wireless Visible Light Communication
本文研究了广义空间调制（GSM）在室内无线可见光通信（VLC）系统中的性能。GSM使用$N_t$发光二极管（LED），但在给定时间仅激活其中的$N_a$。空间调制和空间复用分别是具有$N_{a}=1$和$N_{a}=N_t$的GSM的特殊情况。本文首先推导了VLC系统中GSM系统最大似然（ML）检测的比特出错率（BER）的解析上界。分析和仿真结果表明，推导的上限是非常严格的中到高信噪比（SNR）。信道增益和信道相关性影响GSM性能，使得在最佳LED间隔处实现最佳BER。此外，对于固定的传输效率，VLC中的GSM的性能随着LED的半功率半角度的减小而提高。然后，我们在VLC系统中的GSM的性能与其他MIMO方案，如空间复用（SMP），空移键控（SSK），广义空移键控（GSSK），和空间调制（SM）进行比较。分析和仿真结果表明，VLC中的GSM在中等到高SNR下优于其他考虑的MIMO方案;例如，对于每个信道使用8比特，GSM在$10^{-4}$ BER下优于SMP和GSSK约21 dB，优于SM约10 dB。
2015-03-11 cs.IT math.IT
Outage Probability Analysis of RF/FSO-VLC Communication Relaying System
本文提出了一种非对称中继系统，提供混合室外子系统和室内可见光通信（VLC）接入点之间的通信分析。室外子系统是一个混合射频（RF）/自由空间光学（FSO）系统，旨在减少天气条件对传输质量的影响。推导了系统中断概率的解析表达式。数值结果，并证实了Monte Carlo模拟。系统和信道参数的中断概率性能的影响进行了研究和讨论。VLC子系统的更大的光发射功率反映在更好的系统性能，以及更低的室内环境高度。当室内房间较高时，光信号的传播时间更长，会有更大的功耗和性能恶化。此外，中断概率本底是中继系统设计的重要限制因素。
2022-09-22 cs.IT cs.NI math.IT
Indoor Positioning in High Speed OFDM Visible Light Communications
近年来，使用发光二极管（LED）的可见光通信（VLC）技术已经获得越来越多的关注，因为其对于诸如室内定位的广泛应用是有吸引力的。正交频分复用（OFDM）技术已经被应用于室内无线光通信中，以减轻光信道的多径失真的影响并提高数据率。在本文中，我们研究了基于光的OFDM技术用于VLC系统的室内定位精度。采用基于功率衰减的定位算法估计接收机坐标。我们进一步计算了房间内所有位置的定位误差，并将其与单载波调制方案的定位误差进行了比较，即，开关键控（OOK）调制。我们证明了OFDM定位系统优于其传统的同行。
2015-05-07 cs.IT math.IT
Multi-Element VLC Networks: LED Assignment, Power Control, and Optimum Combining
可见光通信（VLC）是解决射频（RF）网络中频谱紧张问题的一种很有前途的技术。VLC网络的一个主要优点是它们可以使用室内环境中现有的照明基础设施，这些照明基础设施可能具有大量的LED用于照明。虽然用于照明的LED通常具有有限的带宽，但许多LED的存在可以用于室内VLC网络，以通过多个LED为每个用户服务，从而提高链路质量和吞吐量。在本文中，LED分组和分配给用户的基础上收到的信号强度从每个LED，不同的解决方案，提出了实现最大吞吐量，比例公平性和服务质量（QoS）。此外，LED的功率优化为一个给定的分配进行了研究，并推导出相应的优化问题的雅可比矩阵和海森矩阵。此外，对于发射端采用LED分组的多阵元接收机，提出了一种改进的最优合并方法。该方法抑制了由LED的同时数据传输引起的干扰，并将总体信号与干扰加噪声比（SINR）提高了2dB至5dB。最后，提出了一种有效的信道响应计算方法，以较低的计算复杂性模拟多径VLC信道。
2017-07-17 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Indoor VLC Network with Secure Downlink NOMA for Body Blockage Model
针对室内 VLC NOMA 下行链路中的人体遮挡与窃听问题，提出遮挡模型、低重叠 LED 布置及两种链接策略，仿真表明其传输与保密性能优于传统广播。
2024-12-09 cs.IT eess.SP math.IT
Can Visible Light Communications Provide Gb/s Service?
使用室内照明系统的基础设施的可见光通信（VLC）已经被设想为用于室内无线移动通信系统的下行链路的WiFi的紧凑、安全和绿色替代。虽然光谱通常非常适合于高吞吐量应用，但是在商业上可行的系统中将通信与室内照明相结合在带宽和接收功率方面都施加了严重的限制。需要巧妙的技术来实现Gb/s传输，并以具有成本效益的方式实现，以便成功地与室内接入的其他高容量替代方案（如毫米波射频（RF））竞争。本文介绍的调制方案有可能克服VLC在提供多Gb/s室内无线连接方面面临的许多挑战。
2013-08-14 cs.IT math.IT
Link Selection in Hybrid RF/VLC Systems under Statistical Queueing Constraints
射频（RF）和可见光通信（VLC）技术的共同部署已经在室内环境中进行了研究，以提高网络性能，并解决特定的服务质量（QoS）的约束。在本文中，我们探讨了采用这两种技术的好处时，QoS要求的缓冲区溢出和延迟违规概率，这是设计低延迟无线网络的重要指标的限制。特别是，我们考虑了一个多机制的情况下，利用RF和VLC链路在室内环境中的数据传输，然后提出了一个链路选择过程，通过该过程，发射机发送数据的链路，维持所需的QoS保证最。考虑到一个ON-OFF数据源，我们采用的最大平均数据到达率在发送器缓冲区和数据缓冲延迟的非渐近界的主要性能指标。我们制定的性能指标的假设下，这两个链路的平均和峰值功率的限制。此外，我们调查的性能水平时，两个链接之一被用于数据传输，或当两者同时使用。最后，通过数值分析，分析了不同物理层参数对系统性能的影响。
2017-11-22 cs.IT math.IT
Mixed RF-VLC Relaying System with Radio-Access Diversity
我们提出了一个混合的射频（RF）-可见光通信（VLC）中继系统，其中室外毫米波为基础的RF链路被用来提供回程连接室内VLC广播的统计分析。假设多个RF链路通过解码转发中继与VLC接入点通信。新的封闭形式的中断概率和平均比特出错率的表达式推导和利用获得的数值结果。蒙特卡罗仿真验证了数值结果，这是进一步用来检查系统和信道参数对系统性能的影响。
2022-09-22 cs.IT cs.NI math.IT
Hybrid RF/VLC Systems under QoS Constraints
射频（RF）和可见光通信（VLC）在典型室内环境中的共存可以被利用来支持大量用户服务质量（QoS）需求。在本文中，我们的目标是一个混合RF/VLC网络中，数据传输是通过一个RF接入点或VLC灯具的基础上的选择过程。我们采用的有效容量的概念，它定义的最大恒定到达数据率在发送器缓冲区时，QoS的需要是作为限制的缓冲区溢出和延迟违规概率，作为主要的选择标准。我们最初制定的两个渠道的有效容量与渠道收益和用户分布。在假设VLC小区内用户分布均匀的情况下，我们给出了VLC信道有效容量的近似表达式。我们进一步研究了照明需求和视线阻塞对VLC性能的影响。此外，我们探讨了非渐近边界的缓冲延迟资本化的有效容量。通过仿真结果，我们显示了不同的物理方面和数据链路的QoS需求的有效容量和延迟界限的影响。
2018-04-14 cs.IT math.IT
Coverage and Rate Analysis for Co-Existing RF/VLC Downlink Cellular Networks
本文提供了一个随机几何的框架来执行一个典型的用户在共存的VLC和RF网络覆盖一个大的室内区域的覆盖和速率分析。所开发的框架可以被定制以捕获典型用户在各种网络配置中的性能，诸如（i）仅RF，其中仅小基站（SBS）可用于向用户提供覆盖，（ii）仅VLC，其中仅光BS（OBS）可用于向用户提供覆盖，（iii）机会RF/VLC，其中用户选择具有最大接收信号功率的网络，以及（iv）混合RF/VLC，其中用户可以同时利用来自RF和VLC网络两者的可用资源。VLC网络的模型精确地捕捉了光探测器（PD）接收器的视场（FOV）对干扰器数量、聚合干扰分布、关联概率和典型用户覆盖范围的影响。封闭形式的近似的特殊情况下，实际利益和渐近的情况下，如当强度的SBS变得非常低。导出的表达式使我们能够获得各种网络设计参数（如强度的OBS和SBS，发射功率，和/或FOV）的封闭形式的解决方案，使活跃用户的数量可以最佳地分布在RF和VLC网络。此外，我们优化了网络参数，以优先考虑用户的VLC网络的关联。最后，进行了仿真验证推导的解析解。突出了OBS高度和强度之间的重要权衡，以优化VLC网络中用户的性能。
2017-10-03 cs.IT math.IT
Design of a Cognitive VLC Network with Illumination and Handover Requirements
在本文中，我们考虑了认知室内可见光通信（VLC）系统，由多个接入点服务的主要和次要用户通过正交频分多址方法。认知照明小区被划分成两个不重叠的区域，这两个区域基于主用户和次用户所处的区域来区分主用户和次用户。在子载波之间的等功率分配的假设下，每个区域根据其物理面积和该区域内分配的子载波的数量来定义。在本文中，我们提供的照明单元设计与认知的限制，保证满足一定的照明，用户的移动性，并在每个单元切换的要求。我们进一步认为，在某些条件下，在每个区域中的子载波的仔细分配可以减轻相邻小区的重叠区域中的同信道干扰。数值结果描绘了不同的系统参数，如用户密度，定义这两个区域的影响。最后，一个现实的例子是通过蒙特卡洛模拟评估所提出的方案的性能。
2017-02-28 cs.IT math.IT
Adaptive Real-Time Software Defined MIMO Visible Light Communications using Spatial Multiplexing and Spatial Diversity
在本文中，我们实验证明了一个实时的【形】软件定义的多输入多输出（MIMO）可见光通信（VLC）系统采用链路自适应的空间复用和空间分集。采用基于现场可编程门阵列（FPGA）的通用软件无线电外设（USRP）实现了实时的【形】MIMO信号处理。MIMO VLC的软件定义植入可以帮助实现自适应和可重新配置的通信系统而无需硬件改变。我们测量了使用空间分集和空间复用的单载波M-QAM MIMO VLC的误差矢量幅度（EVM）、比特出错率（BER）和频谱效率性能。结果表明，空间分集MIMO VLC提高了错误性能的空间复用应该提高的频谱效率的代价。我们提出了自适应MIMO解决方案，调制方案和MIMO方案都动态地适应不断变化的信道条件，以提高错误性能和频谱效率。自适应2x2 MIMO VLC的平均无差错频谱效率在2米室内动态传输上达到12 b/s/Hz。
2016-12-27 cs.IT math.IT
Non-Uniform Codebook Design for Optical IRS-Assisted VLC Systems
Aristotle University of Thessaloniki（色雷斯大学）；University of Ioannina（约阿尼纳大学）；FORTH（希腊研究基金会）；James Watt School of Engineering, University of Glasgow（格拉斯哥大学詹姆斯·瓦特工程学院）
针对光学智能反射面辅助室内可见光通信系统中均匀码本导致用户平面覆盖不均的问题，提出基于几何光学的非均匀码本设计，使反射波束更均匀分布，仿真验证了其优越性。
2026-06-07 cs.IT math.IT
Optimizing Energy-Harvesting Hybrid VLC/RF Networks with Random Receiver Orientation
本文针对室内混合VLC/RF两跳下行场景，优化DC偏置与传输时间分配以最大化数据速率，还分析了接收机随机朝向的影响并推导速率闭式表达式，验证了联合优化的性能增益。
2024-10-08 cs.IT eess.SP math.IT
Seamless Rate Adaptation at Receiver Side for Indoor Visible Light Communications by Using Raptor Codes
可见光通信（VLC）使用LED用于照明和通信目的，最近已经出现作为射频（RF）通信的替代或支持系统。房间内的VLC信道是高度可变的，因为它在很大程度上取决于光学视线（LOS）和视场（FOV），并且它导致接收到的信号急剧变化。因此，为了实现频谱有效的通信，使用速率自适应方法是必不可少的。在这项研究中，我们提出了一种基于无速率码的速率自适应方法，在接收端调整传输速率，而不需要在发送端的信道状态信息（CSI）。分析了该方法的频谱效率，并与文献中广泛使用的自适应调制编码（AMC）速率自适应方法进行了比较。对于模拟工作，我们考虑一个现实的通信系统模型，使用市售的LED，也满足照明要求。为了克服多径效应，使用光正交频分复用（OFDM）。仿真结果表明，提出的速率自适应方法可以实现无缝的速率自适应，并具有更高的频谱效率相比AMC存在显着的信号质量变化所造成的移动性在一个模型室。
2019-02-12 cs.IT math.IT
Application of Expurgated PPM to Indoor Visible Light Communications - Part II: Access Networks
针对LED室内VLC多用户接入与调光需求，提出两种基于EPPM/MEPPM的多址方案，并比较其汉明距离与高比特率优势。
2013-09-03 cs.IT math.IT
Achievable Rate Region of the Zero-Forcing Precoder in a 2 X 2 MU-MISO Broadcast VLC Channel with Per-LED Peak Power Constraint and Dimming Control
在本文中，我们考虑2 × 2多用户多输入单输出（MU-MISO）广播可见光通信（VLC）信道的两个发光二极管（LED）在发送端和一个单一的光电二极管（PD）在两个用户的每一个。我们提出了在每LED峰值和平均功率约束下的该2 X 2 MU-MISO VLC信道中的迫零（ZF）预编码器的可实现速率区域，其中从每个LED发射的平均光功率对于恒定照明是固定的，但是是可控的（在VLC上的IEEE 802.15.7标准中称为调光控制）。我们分析了所提出的速率区域边界的特征，并表明它是帕累托最优的。进一步的分析表明，当固定的每LED平均光功率是允许的每LED峰值光功率的一半时，实现了最大速率区域。我们还提出了一种新颖的收发器架构，其中信道编码器和调光控制分离，这大大简化了收发器的复杂性。一个室内VLC信道与建议的收发器的案例研究表明，可实现的信息速率是敏感的LED和PD的位置。一个有趣的观察是，对于在5 m X 5 m X 3 m房间中的LED的给定放置，即使用户从其最佳放置有相当大的位移，可实现速率的降低也不显著。因此，该观察结果可用于定义房间内的“覆盖区”，其中，对两个用户的信息速率的降低在可接受的容限内。
2017-01-12 cs.IT math.IT
Space-Time Block Coded Spatial Modulation for Indoor Visible Light Communications
可见光通信（VLC）已经被认为是用于处理现代无线通信中（特别是在室内场景中）的持续增加的服务质量服务质量和连接性要求的有前景的技术。在这种情况下，目前的工作认为，两个不同的调制方案，即空间调制（SM）与空时分组码（STBC）的整合，旨在提高整体VLC系统的可靠性。在此基础上，为了进一步提高可实现的传输数据率，我们将准正交STBC（QOSTBC）与SM集成，因为放宽OSTBC的正交条件最终会提供更高的编码速率。然后，我们推广的结果，任何数量的有源发光二极管（LED）和任何M进制脉冲幅度调制的大小。此外，我们推导出一个严格的和易于处理的上限为相应的比特出错率（BER），通过考虑一个简单的两步解码过程来检测发射LED的索引，然后解码的信号域符号。值得注意的是，所获得的结果表明，QOSTBC与SM增强了可实现的BER相比，SM与重复编码（RC-SM）。最后，我们比较了STBC-SM与多个主动SM（MASM）和RC-SM的可实现的BER和整体数据率，这进一步证明了所提出的方案的实用性。
2021-11-06 cs.IT eess.SP math.IT
Optimal Design of Energy-Harvesting Hybrid VLC-RF Networks
在本文中，我们考虑了一个室内下行双跳混合可见光通信（VLC）/射频（RF）的情况。对于每个传输块，我们动态地分配一部分时间资源给VLC，另一部分分配给RF传输。在第一阶段（即，VLC传输），LED将数据和能量两者携带到能量采集器中继节点。在第二阶段（即，RF通信）时，中继器利用所收集的能量来将解码的信息重新发送到远端RF用户。在此阶段，LED继续向中继节点传输功率（无信息），旨在收集可用于下一个传输块的能量。我们制定的意义上的最大化的数据率解码转发（DF）中继的假设下的优化问题。作为设计参数，直流（DC）偏置和分配的VLC传输的持续时间被考虑在内。特别地，联合非凸优化被分成两个子问题，然后循环求解。在第一个子问题中，我们固定分配的VLC链路的持续时间，并利用优化最小化（MM）过程来解决非凸直流偏置问题。在第二子问题中，我们固定在前一步骤中获得的DC偏置，并解决针对所分配的VLC链路持续时间的优化问题。我们的研究结果表明，更高的数据率可以通过解决直流偏置和持续时间的联合问题相比，单独优化直流偏置。
2022-11-19 cs.IT eess.SP math.IT
On the Achievable Max-Min User Rates in Multi-Carrier Centralized NOMA-VLC Networks
可见光通信（VLC）作为未来5G网络以外的短距离、高数据速率应用的推动者之一，正受到越来越多的关注。此外，非正交多址接入（NOMA）使能方案最近已经出现作为一个有前途的多址接入方案，这些网络，将允许实现目标频谱效率和用户公平性的要求。在广泛采用的基于正交频分复用（OFDM）的VLC网络中集成NOMA将需要针对共享相同子载波的用户对或用户簇的最优资源分配。本文通过优化用户配对、子载波分配和功率分配，使多小区室内集中式VLC网络的最大最小速率最大化。联合复杂的优化问题是解决使用低复杂度的解决方案。首先，假设用户配对遵循划分和下一个最大差异用户配对算法（D-NLUPA），可以确保不同簇之间的公平性。然后，通过模拟退火（SA）元启发式算法和二分法迭代求解子载波分配和功率分配。所得到的结果量化的NOMA使能方案的不同的相关变体的可实现的最大-最小用户速率，并揭示了新的光的多用户多载波NOMA使能的集中式VLC网络的性能和设计。
2021-05-26 cs.IT eess.SP math.IT
Mixed RF-VLC Relaying Systems for Interference-Sensitive Mobile Applications
由于其射频（RF）抗扰性，可见光通信（VLC）成为干扰敏感应用（例如医疗数据网）的有前途的技术。在本文中，我们研究混合RF-VLC中继系统，特别适合这种类型的应用，支持移动性。在此系统设置中，假设最终用户在动态移动的车辆上，由室内VLC系统提供服务，而室外数据流量通过多个回程RF链路传送。此外，假设单个回程RF链路由移动中继激活，并且由于反馈延迟，RF链路激活基于过时的信道状态信息（CSI）。从中断概率和出错率两个方面分析了该系统的性能，并给出了新的解析表达式。此外，分析扩展的情况下，在RF链路和/或LED光功率的平均SNR是高的，近似的解析表达式推导出确定性能地板。数值结果表明，利用多个RF回程链路可以显着提高整体RF-VLC系统的性能时，中断/BER地板被避免。这就需要两个子系统的联合设计。此外，用于主动RF选择的过时CSI可显著降低系统性能的质量。
2022-09-22 cs.IT cs.NI math.IT
Amplitude, Phase, and Quadrant (APQ) Modulation for Indoor Visible Light Communications
可见光通信（VLC）的主要挑战是发光二极管（LED）的低调制带宽。这形成了实现高数据率的障碍。此外，高阶调制方案的实现受到强度调制（IM）和直接检测（DD）要求的限制，这些要求使用实单极信号。在本文中，我们提出了一种新的幅度，相位和象限（APQ）调制方案，适合在VLC系统的IM/DD限制。该方案将高阶调制的复数和双极性符号分解为三个不同的符号，携带预期符号的幅度，相位和象限信息。所构造的符号被分配不同的功率电平，并且被同时发送，即，利用整个带宽和时间资源。接收端执行连续干扰消除以提取和解码三个不同的符号，然后使用它们来决定想要的复双极性符号。我们评估所提出的APQ方案的符号错误率和可实现的系统吞吐量为不同的设置方案的性能。所得结果与广义空间移位键控（GSSK）。结果表明，APQ提供了更高的可靠性相比，GSSK在整个仿真区域，同时提供更低的硬件复杂度。
2021-04-09 cs.IT eess.SP math.IT
Mobility-Aware Resource Allocation in VLC Networks Using T-Step Look-Ahead Policy
可见光通信（VLC）利用可见光的巨大免许可光谱带宽进行高速无线通信。由于每个VLC接入点覆盖的区域很小，移动用户的增加是不可避免的。为了处理这些干扰，开发快速有效的资源分配算法是一个挑战。本文介绍了移动性感知的VLC网络中的资源优化问题，使用T步前瞻策略和采用切换效率的概念。它示出的切换效率可以相关的网络的整体性能与未来的行动的基础上的用户的移动性。由于室内光无线信道的静态特性，可以通过预测用户的未来位置来预测未来的信道状态信息（CSI）。因此，提出了一种资源分配算法，该算法使用CSI来动态地为用户分配网络资源。为了解决这个数学上难以解决的问题，提出了一种新的松弛方法，这被证明是一个有用的工具，开发有效的算法与比例公平效用函数的网络优化问题。由此产生的算法是非常快的速度比以前的方法和流动性的认识，提高了网络的整体性能的速率和公平效用函数。
2018-12-10 cs.IT cs.NI math.IT
On the Secrecy Performance of Random VLC Networks with Imperfect CSI and Protected Zone
本文针对具有非理想CSI和保护区的随机室内VLC网络，推导了平均保密容量与保密中断概率下界的闭式表达式，并通过仿真验证了各参数对保密性能的影响。
2019-10-13 cs.IT cs.PF math.IT
Non-Orthogonal Multiple Access for Visible Light Communications with Ambient Light and User Mobility
对高数据速率应用的不断增长的需求和连接设备的激增为第五代（5G）网络及以后的网络提出了若干理论和技术挑战。其中包括频谱稀缺和设备的大规模连接，特别是在物联网（IoT）生态系统的背景下。在这方面，可见光通信（VLC）最近已经成为这些挑战的潜在解决方案，特别是在与室内通信有关的场景中。另外，已经设想用于VLC的非正交多址（NOMA）来解决下一代无线网络中的一些关键挑战。然而，在现实环境中，已经表明VLC系统遭受由于环境光和用户移动性引起的附加光学干扰，这导致有害的中断和整体降级的数据率。受此启发，在这项工作中，我们首先推导出所产生的附加干扰的统计，然后分析所考虑的NOMA-VLC信道的速率。随后推导出的NOMA-VLC系统的速率与环境光和用户的移动性的解析表达式，然后制定的功率分配技术的基本情况下，已被证明优于经典的增益比功率分配方面的可实现的速率。得到的分析结果证实了计算机模拟的各种现实的VLC方案的利益，从而导致有用的见解的理论和实际利益。例如，它示出，在NOMA使能的VLC系统中，信息可以在具有环境光的静态VLC通信信道上传输的最大速率渐近收敛于香农哈特利容量公式。
2019-11-15 cs.IT eess.SP math.IT
High-Speed Visible Light Indoor Networks Based on Optical Orthogonal Codes and Combinatorial Designs
使用照明系统和白色发光二极管（LED）互连室内环境中的设备需要能够为多个用户提供网络接入的自适应联网技术。为了在室内多用户网络中提供同时多址接入，本文研究了基于多级信令和光正交码（OOC）的两种技术。平衡不完全区组设计（BIBD）被用来构造多进制信令的多级符号。使用这些多级符号，我们能够控制系统中的光峰均功率比（PAPR），从而控制调光水平。在第一种技术中，每个用户的M进制数据首先使用分配给该用户的OOC码字进行编码，然后将其馈送到BIBD编码器以生成多级信号。第二种多址方法使用BIBD码的子集对每个用户的数据应用多级删除脉冲位置调制（MEPPM）。虽然第一种方法在每个用户的符号之间具有较大的汉明距离，但后者可以为具有带宽受限的LED的VLC系统中的用户提供更高的比特率。
2013-08-03 cs.IT math.IT
Analysis of Indoor Uplink Optical Communication Positioning System Exploiting Multipath Reflections
本文介绍了一种用于室内应用的上行光无线定位系统。该技术使用基于室内光无线信道脉冲响应的指纹进行定位。利用视线峰值功率（LOS）、脉冲响应的第二功率峰值（SPP）以及LOS和SPP之间的延迟，我们提出了采用单个固定参考点的定位的概念设计和理论分析的证明，即，天花板上的光电探测器（PD）。添加更多的PD导致更准确的发射机位置估计。作为一个基准，我们提出了不同数量的PD和功能的Cramer-Rao下限（CRLB）的解析表达式。我们进一步提出了封闭形式的分析近似的信道脉冲响应的选择功能。仿真结果表明，在高信噪比条件下，对于典型的室内环境，采用1个PD和4个PD的定位精度分别为25 cm和5 cm.数值结果验证了推导的解析近似密切匹配的模拟。
2018-04-25 cs.IT math.IT
Optimized Design of Joint Mirror Array and Liquid Crystal-Based RIS-Aided VLC systems
本文提出由信道端镜面阵列RIS与接收端液晶基RIS共同辅助的新型室内VLC系统，通过低复杂度算法联合优化RIS角度与接收机折射率，在存在遮挡的场景下显著提升了数据速率与能量效率。
2023-07-19 cs.IT eess.SP math.IT
Cooperative Localization in Visible Light Networks: Theoretical Limits and Distributed Algorithms
基于发光二极管（LED）的可见光定位（VLP）网络可以在室内环境中提供精确的位置信息。在这篇手稿中，我们建议通过设计一个VLP系统配置来对可见光网络进行合作定位，该系统配置涉及具有已知位置的多个LED发射器（例如，在天花板上）和可见光通信（VLC）单位配备了LED和光电探测器（PD）的合作的目的。首先，我们推导出的Cramér-Rao下界（CRLB）和最大似然估计（MLE）的本地化VLC单元在建议的合作场景。为了解决MLE的非凸结构，我们采用集合论的方法，将合作定位问题制定为拟凸可行性问题，其目的是找到凸约束集的交集内的一个点，该凸约束集构造为朗伯公式产生的拟凸函数的子级集。接下来，我们设计了两个基于迭代梯度投影的可行性搜索算法来解决可行性问题。这两种算法都适合分布式实现，从而避免了高复杂性的集中式方法。利用拟Fejér收敛序列的概念，我们进行了形式化的收敛性分析，证明了所提出的算法在相容情况下收敛于可行性问题的解.数值例子说明了通过VLC单元之间的合作实现的本地化性能的改善，并证明了所提出的算法的收敛到真正的VLC单元位置在一致和不一致的情况下。
2018-04-02 cs.IT math.IT
RIS in Indoor Environments: Benchmarking Against Ambient Propagation
针对室内非视距场景下RIS信号增益可能因忽略环境传播被高估的问题，采用严格物理公式建模自然反射，对比发现环境能量等效于大尺寸理想RIS，实际RIS需更大尺寸才能产生实质影响。
2023-11-09 cs.IT math.IT
Multiple Access for Visible Light Communications: Research Challenges and Future Trends
移动互联网和多媒体业务的需求不断增长，对当前和下一代无线网络提出了独特而重大的挑战。这些挑战主要涉及支持大规模无处不在的连接、低延迟和频谱资源的高效利用。因此，在设计和部署未来的无线网络之前，对它们进行广泛的考虑至关重要。为此，本文提供了一个特别有前途和有效的无线技术，即可见光通信（VLC）的全面概述。在这种情况下，我们首先提供了一个全面的概述单载波和多载波系统的频域多址接入技术，然后由光码分多址接入技术的技术考虑和室内VLC应用中采用的深入讨论。此外，我们解决空分多址接入，最后，我们重新审视和分析的一种新技术，即非正交多址接入，这是最近提出的一个特别有效的解决方案的显着特点。
2016-12-18 cs.IT math.IT
On the Performance of Visible Light Communications Systems with Non-Orthogonal Multiple Access
可见光通信（VLC）最近被提出作为一个有前途的和有效的解决方案，室内无处不在的宽带连接。在本文中，非正交多址接入，这是最近提出的第五代（5G）无线网络的有效方案，被认为是在VLC系统的背景下，在不同的信道不确定性模型。为此，我们首先推导出一种新的封闭形式的表达下完美的信道状态信息（CSI）的误码率（BER）。利用这一点，我们量化的影响，嘈杂和过时的CSI推导出一个简单的近似表达式为前者和后者的一个严格的上限。所提供的结果证实了各自的结果，从广泛的蒙特卡罗模拟，并用于提供有用的见解不完善的CSI知识对系统性能的影响。结果表明，虽然噪声CSI导致BER性能的轻微下降，但如果用户的信道增益的顺序由于移动性而改变，则过时的CSI会导致有害的性能下降
2016-12-04 cs.IT math.IT
Optical Rate-Splitting Multiple Access for Visible Light Communications
连接设备的激增和万物互联的出现代表了宽带无线网络的主要挑战。这就需要一个范式的转变，朝着下一代无线系统的创新技术的发展。主要挑战之一是频谱稀缺，这是由于近年来宽带普及率达到前所未有的水平。一个有前途的解决方案是可见光通信（VLC）的建议，它探索了不受管制的可见光谱，以实现高速通信，以及高效照明。该解决方案提供了更宽的带宽，可以为室内用户提供无处不在的宽带连接，并从蜂窝网络中卸载数据流量。尽管VLC是安全的并且能够克服RF系统的缺点，但是它受到若干限制，例如，有限的调制带宽。在这方面，最近已经提出了解决方案来克服这种限制。特别地，最初为RF系统提出的最常见的正交和非正交多址技术，例如，空分多址（SDMA）和NOMA已经在VLC的上下文中被考虑。尽管这些技术的收益很有希望，但其性能有些有限。因此，在这篇文章中，一个新的和广义的多址技术，称为速率分裂多址（RSMA），介绍和研究的第一次在VLC网络。我们首先提供一个概述的关键多址接入技术中使用的VLC系统。然后，我们提出了第一个全面的方法来集成的RSMA与VLC系统。在我们提出的框架中，SINR表达式推导并用于评估两个用户场景的加权和速率（WSR）。我们的研究结果说明了RSMA在推广NOMA和SDMA方面的灵活性，以及它在VLC上下文中的WSR优势。
2020-03-04 cs.IT cs.SY eess.SP
Channel Capacity Optimization Using Reconfigurable Intelligent Surfaces in Indoor mmWave Environments
室内毫米波（mmWave）环境信道通常是稀疏散射的，并且由强视距（LOS）路径支配，因此，当不存在LOS路径时，在这样的信道上的通信通常极其困难。然而，最近推出的可重构智能表面（RISs），这有可能影响传播环境的控制方式，有可能改变以前的范例。受此启发，我们研究了在室内毫米波环境中利用RISs的信道容量优化，其中不存在LOS路径。更准确地说，我们提出了两个优化方案，利用RIS反射元件的定制能力，以最大限度地提高信道容量。第一个优化方案只利用RIS反射元件的可调性;对于该方案，我们推导出一个近似表达式，它解释了信道容量增益和系统参数之间的连接。第二个优化方案联合优化RIS反射元件和发射相位预编码器;对于该方案，我们提出了一种称为全局共相位的低复杂度技术来确定在RIS使用的相移值。仿真结果表明，RIS反射元件的优化产生了显著的信道容量增益，并且该增益随着RIS元件的数量而增加。
2020-02-29 cs.IT eess.SP math.IT
On the Secrecy Rate of Spatial Modulation Based Indoor Visible Light Communications
在本文中，我们研究了基于空间调制（SM）的室内可见光通信（VLC）系统的物理层安全性，该系统包括多个发射机，一个合法的接收机和一个被动窃听器（Eve）。在发射机处，采用SM方案，即，在每个时刻只有一个发射机是活动的。为了选择有源发射机，使用统一选择（US）方案。考虑了两种情况：一种是具有非负性和平均光强约束，另一种是具有非负性、平均光强和峰值光强约束。然后，上下限的保密率推导出这两种情况。此外，在高信噪比（SNR）下，导出的保密率界的渐近行为进行了分析。为了进一步提高保密性能，提出了信道自适应选择（CAS）方案和贪婪选择（GS）方案来选择活动发送器。数值结果表明，保密率的上下界是紧的。在高信噪比下，小的渐近性能差距之间存在推导的下限和上限。此外，所提出的GS方案具有最好的性能，其次是CAS方案和US方案。
2019-06-22 cs.IT cs.PF math.IT
Channel Measurement and Coverage Analysis for NIRS-Aided THz Communications in Indoor Environments
针对太赫兹频段非视距场景链路可靠性差、智能反射面实现难度高的问题，本研究采用低成本非智能反射面（NIRS）增强太赫兹通信性能，通过室内信道测量验证其可降低反射损耗、提升覆盖率。
2023-06-13 cs.IT math.IT
3D Channel Modeling and Characterization for Hypersurface Empowered Indoor Environment at 60 GHz Millimeter-Wave Band
提出了一种考虑超曲面影响的室内三维信道模型。超表面是一种软件控制的智能元表面，可用于操纵电磁波，例如非镜面反射和完全吸收。因此，它可以在LOS和NLOS路径两者中控制从发射器朝向接收器位置的撞击射线，例如以对抗距离并改善无线连接。我们专注于60 GHz毫米波频段，因为它在5G/6 G网络中的重要性越来越大，并使用CST模拟（高频组件的3D电磁模拟器），根据与超曲面反射和吸收功能相关的衰减系数评估超曲面在室内环境中的影响。为了突出超曲面涂层墙与普通墙的优势，我们使用了衍生的超曲面3D通道模型和普通墙的自定义3D光线跟踪模拟器，考虑了不同Tx-Rx位置和间隔距离的典型室内场景。
2019-06-28 cs.IT eess.SP math.IT
Reflection Map Construction: Enhancing and Speeding Up Indoor Localization
本文提出一种基于固定反射体和基站AoA/ToA测量的两阶段室内定位方法，通过少量测试点构建反射图并结合反射率参数分析定位精度的理论上界。
2024-06-04 cs.IT eess.SP math.IT
Indoor Signal Focusing with Deep Learning Designed Reconfigurable Intelligent Surfaces
Singapore University of Technology and Design（新加坡科技设计大学）；National and Kapodistrian University of Athens（雅典国立卡波季斯特里安大学）；CentraleSupélec, Université Paris-Saclay（巴黎-萨克雷大学中央理工-高等电力学院）；Huawei Technologies France SASU（华为技术法国公司）
可重构智能表面（RISs）包括可调单元元件，近来被考虑用于室内通信环境中，用于将信号反射聚焦到预期用户位置。然而，当前的概念验证需要用于RIS配置的复杂操作，其主要经由有线控制连接来实现。在本文中，我们提出了一种深度学习方法，用于在室内通信环境中部署RIS时进行有效的在线无线配置。根据所提出的方法，在离线训练阶段实现坐标指纹数据库。该指纹数据库用于训练适当设计的深度神经网络（DNN）的权重和偏置，深度神经网络的作用是揭示在用户位置处测量的坐标信息与最大化该用户的接收信号强度的RIS的单位单元的配置之间的映射。在所提出的方法的在线阶段期间，训练的DNN被馈送有在目标用户处测量的位置信息，以输出RIS的最佳相位配置，用于集中在该预期位置上的信号功率。我们使用光线追踪在三维室内环境中的真实仿真结果表明，所提出的基于DNN的配置方法显示出其优点，为所有考虑的情况下，并有效地增加了可实现的吞吐量在目标用户位置。
2019-05-19 cs.IT cs.LG math.IT
