Page 30 - 网络电信2022年4月刊

空间飞行器中可见光通信系统布局及性能分析

路国祥
南京邮电大学通信与信息工程学院

摘要：传统的室内可见光通信研究考虑的场景规则比较固定，比如选用5×5×3的房间模型。
为丰富可见光通信的利用场景，更加贴合实际需要，建立空间飞行器非规则场景，考虑长度的变
化以满足不同的需要。为节省能量，通过遗传算法优化灯源布局，动态分析灯源数目、每个灯珠
功率与飞行器长度之间的关系，以寻求合适方案。以往研究中每个灯珠功率通常为0.02W，当长度
变化时就要增加灯源数目但可能造成资源浪费。如长度为5m，每只灯珠功率为0.02W时，所需功率
为360W，但信噪比有效区域只有88.32%，不能满足需求。新方法不需要增加灯源数目，只需将灯
珠功率调整为0.022W，所需功率即为316.8W，相比之下节省12%的功率，有效节省了能量，避免了
能量浪费。
关键词：可见光通信；空间飞行器；通信系统布局；遗传算法

一、引言 性。然而现实生活中房间不像正方形那样具有高度对称性，这
可见光通信（VisibleLightCommunication，VLC）完美地 是研究中没有考虑到的。因此，可在此基础上更加深入地对非
将光通信技术和越来越成熟的半导体技术相结合，具有安全性 高度对称房间进行研究。
可靠性高、电磁干扰小、绿色环保、可利用带宽资源丰富、能 2011年，光通信领域科学家Lee等 ［5］ 通过对多次反射下的
量转换效率高等特点，是无线通信领域研究热点 ［1-2］ 。早在21 冲激响应曲线及不同材质构成不同的墙面反射系数进行分析，
世纪初，可见光通信系统模型就由Tanaka等 ［3］ 科学家提出，正 深入研究了室内可见光通信系统反射信道。最终依据前人科学
是这些模型有力验证了白光LED（LightEmittingDiode）灯可作 家研究成果，根据反射信道公式较为准确地计算出经过多次墙
为可见光系统通信设备。 面反射之后接收机所能接收到的总功率 ［6-7］ 。
2004年，Komine等 ［4］ 研究了室内可见光通信系统中布局多 2017年，一种圆形布局方案由王加安等 ［8］ 提出，这种方案
光源情况下可见光通信系统性能。后续“四灯模型”一直是经 可使用较少个数的LED灯达到能量损耗最小的效果。同年，赵梓
典的室内可见光通信系统布局方案。美中不足的是这种经典的 旭等 ［9］ 提出一种新的场景，即在特种车内对可见光通信系统进
布局模型有很大局限性，它要求房间具有高度对 XCGHJKL;/称 行分析，提出三角形结构等5种光源分布方案。

网络电信 二零二二年三，四月 43