多LED可见光定位通信一体化稳健功率分配

来源：电子与信息学报杂志2024年第4期北京时间：

作者：杨瑞鑫, 张冠杰, 马帅, 柴进晋, 徐刚, 李世银

单位：1.中国矿业大学信息与控制工程学院 徐州 2211162.鹏城实验室 深圳 5180553.空军工程大学防空反导学院 西安 7100514.东南大学毫米波国家重点实验室 南京 210000

摘要：为了实现可见光定位(VLP)与可见光通信(VLC)一体化信号传输，保证稳健通信和有效定位，该文提出一种基于频分复用(FDM)的可见光定位通信一体化(VLPC)信号传输方案，并设计了一种多LED VLPC稳健功率分配方案。首先提出了一种基于频分复用的VLPC传输方案，实现两种信号一体化传输，频谱资源独立分配，从而降低传输时延，提高定位实时性；然后基于定位结果进行可见光信道估计，揭示了信道估计误差、通信速率与实际定位误差之间耦合关系与统计特性；更进一步，基于所得到的耦合关系，研究了多LED VLPC联合功率分配问题，从而最小化定位误差克拉默-拉奥下界(CRLB)，并满足功率约束和通信速率中断概率约束，并利用半正定松弛、最差情况条件风险值和连续凸近似等方法，将难以求解的非凸问题转化为一系列凸半正定规划问题进行迭代求解，并获得高质量可行解；最后，经过数值仿真验证，所提出的方案能够同时实现稳健通信和有效定位。稳健传输速率超过350 Mbit/s，并且当最小速率门限为200 Mbit/s，最大中断概率门限为0.01时，在直射路径加散射路径场景中，可以实现厘米级定位。

关键词：可见光定位, 可见光通信, 稳健功率分配

基金资助：国家自然科学基金(61771474)，中国矿业大学未来科学家计划(2022WLKXJ016)，江苏省研究生科研与实践创新计划(KYCX22_2549)