Page 32 - 网络电信2022年4月刊

图2 遗传算法基本流程 表1 仿真参数

参数 数值
每个灯源的灯珠数目 3 600
光电转换效率γ 0.53A\W
反射系数ρ 0.8
视场接收角ψ 60°
1.0cm2
光电检测器接收面积A PD
LED中心照明亮度I(0) 0.73
1.0
光滤波器的增益T s
光汇聚器增益g 1.5
信息传输速率 10Mb/s
环境温度 298K

2.空间飞行器长度为5m情况下的仿真分析
以往对室内可见光通信系统性能进行研究分析时建立的房
间经典模型为5×5×3，因此本文空间飞行器长度也为5m。在经
典的5×5×3模型中采用的是经典四灯布局模型，每个灯珠功率
为0.02W，在最优布局下光照度有效区域以及信噪比有效区域均
达到97%以上。
在空间飞行器场景下仍然选取4只灯源，每个灯珠功率为
0.02W，每只灯由60×60个灯珠组成。在遗传算法选取最优解情
况下得到相应的最佳布局方式如图3所示，为该布局方式下灯的
位置投影到水平面5×5下的情形。
图3 灯源投影到水平面分布情况

编码：每一个解对应一个个体，即对应一种布局方案，0代
表不放灯，1代表该位置放灯。
基本流程如下：
（1）初始化种群：随机选取N个个体，即任意选择N种布局
方案。
（2）评估适应度：使用适应度函数对种群中的每一个体进
行评价，判断每个个体的适应度优劣。
（3）保存精英：选出种群中适应度函数（这里体现为
SNR）较高的个体，数目为S。繁殖剩下的N-S个体，产生新一代
个体，以轮盘赌方式选取父体、母体。
（4）父体、母体交叉产生新个体，从父体和母体中任意选
取基因成员产生新个体。
（5）突变操作：在某个灯3×3方格中任选一个位置替换。
后代竞争：产生多个子体中最优的一个。
（6）判断迭代次数：对算法的迭代次数进行计数，如果已
达到预先设定的迭代次数则停止迭代，否则返回继续迭代。
迭代结束，选择种群中最优秀的个体为最优解。
通过仿真得到在每个灯珠功率为0.02W时长5m的空间飞行
四、仿真结果分析 器内可见光通信系统性能，如图4、图5所示。信噪比有效区
1.仿真参数设置
域为88.32%，光照度有效区域为92.48%。为了满足正常通信要
仿真参数数值设置如表1所示，这些参数都是一些固定不变 求，对任一接收点信噪比需要达到13.6dB，当信噪比大于等于
的值，不随空间飞行器长度的变化而变化。在仿真过程中，空
13.6dB时视为有效通信区域。同样为了满足正常照明需求，信
间飞行器长度发生变化时要选取灯源数目以及灯珠功率，以达 噪比值需要达到300lx，当信噪比值大于等于300lx则视之为有
到满足照明和通信需求的最小功率，因此长度和每个灯珠功率是
效照明区域。从图中可以看出，在空间飞行器四周，尤其在竖
可变参数，也是从性能出发反向选择的目标参数。
直即长度方向的两侧容易成为通信盲区。

网络电信 二零二二年三，四月 45