CN109981169A - 一种vlc-rf网络基于干扰抑制的子信道分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种VLC‑RF网络基于干扰抑制的子信道分配方法，属于光通信技术领域。本发明所述的方法依据VLC接入点遮挡情况，为用户选择接入网络。然后对于接入VLC网络的用户，基于干扰抑制与优化的遗传算法改进子信道分配方案。具体而言，所述方法首先依据用户位置特征划分三种用户优先级，为不同等级用户基于冲突图分别设计干扰抑制的子信道分配方案；然后依据子信道分配结果构建遗传算法染色体，并在此基础上通过设计基于无效信息扰动的染色体交叉方案，改进遗传算法搜索性能。本发明所述方法能改善VLC‑RF网络的系统吞吐量。

Description

一种VLC-RF网络基于干扰抑制的子信道分配方法

技术领域

本发明属于光通信技术领域，涉及一种VLC-RF网络基于干扰抑制的子信道分配方法。

背景技术

可见光通信(Visible Light Communication，VLC)由于其低功耗、高安全性、无需频谱认证等优势，近年受到日益广泛的关注和研究。VLC利用发光二极管(Light EmittingDiode，LED)实现信号传输，为保证室内照明需求，VLC网络常采用光照范围相互重叠的接入点(Access Point，AP)布局方案，使用户接收视场角(Field of View，FOV)内能接收到来自多个VLC AP的光信号，为用户可由多个VLC AP利用相同子信道协同传输相同信号提供了可靠条件。然而由于室内环境下VLC小区信号重叠覆盖区域密集，此时采用大规模的协同传输会使用户更易受到小区间干扰的影响，削弱用户接收性能与系统吞吐量。由此，VLC网络需要设计充分利用信道资源且抑制小区间干扰对用户的影响的子信道分配方案。此外，单一VLC网络存在光链路易被遮挡、上行链路实现困难等缺陷，使VLC网络急需利用其他无线接入技术作为有效补充。现有研究表明：在VLC网络中引入无线保真(Wireless Fidelity，RF)AP形成VLC-RF网络，能增强网络覆盖面积和提高系统吞吐量。因此，在VLC-RF网络中根据用户信道位置特征，协调干扰与子信道资源之间的关系，为用户设计合理子信道分配方案是研究的重点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种VLC-RF网络基于干扰抑制的子信道分配方法，用于降低小区间同信道干扰对用户获得子信道资源的影响，提升系统吞吐量。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种VLC-RF网络基于干扰抑制的子信道分配方法，该方法包括以下步骤：

S1：依据用户可用VLC接入点受遮挡状况，为用户接入可用VLC网络或RF网络；

S2：对于接入VLC网络的用户，在用户端建立用户冲突图；

S3：对于接入VLC网络的用户，根据用户位置特征划分高、中、低三种用户优先级，依据冲突图对不同等级用户分别设计干扰抑制的子信道分配方案；

S4：根据用户子信道分配结果设计遗传算法染色体与适应度函数；

S5：设计根据无效信息扰动的染色体交叉方案，使得交叉过程能避免无效交叉，有效丰富种群多样性，优化遗传算法搜索性能；

S6：由优化的遗传算法输出VLC网络用户的子信道分配方案；

S7：对于接入RF网络的用户，根据用户的差异化需求速率，为用户分配子信道。

S8：输出RF网络用户的子信道分配方案。

进一步，所述S3具体方法为：

S301：给予重叠区域内用户最高优先等级，将此类用户归属于高优先级用户集合，使高优先级用户集合中用户独占子信道且由可用所有VLC AP协同服务；

S302：高优先等级用户子信道复用完成后，定义权重矩阵，并依据权重矩阵定义表征同小区用户竞争关系的用户自由度f_j，然后依据f_j进一步划分用户优先级；

S303：定义中优先级用户为用户自由度f_j＞1的情况，依据S2中用户冲突图求得的无干扰用户集合与各无干扰用户集合权重，为中优先级用户进行子信道复用；

S304：定义使低优先级用户为用户自由度f_j＝1的情况，使优先级用户的子信道分配集合为：低优先级用户所连接VLC AP所能提供所有子信道去除同小区内高优先级用户已使用子信道。

进一步，所述S4具体方法为：

S401：使染色体中各基因位表征子信道编号，基因位m的值表征子信道m服务的用户编号；

S402：根据S3子信道分配结果，与S401染色体，采用系统对数吞吐量作为适应度函数

进一步，所述S5具体方法为：

S501：计算各染色体对中各基因位的无效交换信息控制变量，在此基础上评估各染色体对无效信息；

S502：评估种群中随机匹配生成的所有待交叉染色体对的无效信息平均水平，并判断平均无效信息与无效信息量门限值I_th之间关系：若则执行种群扰动，重新匹配待交叉染色体对；若则判定当前种群待交叉染色体对所含无效信息在可容忍范围内，进一步对种群执行交叉、变异操作。

S503：S502中无效信息量门限值I_th，由下式定义：

I_th＝I_{d_th}+ξ*λ_{d_cross}

式中，ξ为种群扰动次数，在每代进化的初始时刻ξ被置为0；λ_{d_cross}为种群扰动试探步长；I_{d_th}为当前进化周期无效信息量初始可容忍门限，定义I_{d_th}：

I_{d_th}＝I_init+δ_inc*λ_cross

式中，I_init表示种群最大可容忍无效信息初始值；δ_inc为种群中最优个体未变化的进化代数；λ_cross为无效信息门限试探步长。

本发明的有益效果在于：本发明提供一种VLC-RF网络基于干扰抑制的子信道分配方法，对于接入VLC网络的用户，为抑制小区间干扰对用户的影响，根据用户位置特征划分三种用户优先级，依据冲突图对不同等级用户设计无干扰与竭力复用的子信道分配方案，保证了各VLC AP提供的子信道可根据权重公式优先分配给速率需求小、信道质量优的用户，以提高系统吞吐量性能；同时也通过使小区间边缘用户独占子信道并由多个VLC AP协同服务的方式降低了同信道干扰产生的可能性，提高了小区边缘用户吞吐量。然后，设计根据无效信息扰动的染色体交叉方案，使得交叉过程能避免无效交叉，改进遗传算法搜索性能；对于接入RF网络的用户，根据用户的差异化需求速率，为用户分配子信道，使用户需求得到满足的同时兼顾用户公平性。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1用户冲突图；

图2基于用户分级与干扰抑制的子信道分配方案示意图；

图3染色体对无效信息评估说明；

图4VLC-RF网络基于干扰抑制的子信道分配方案流程图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

如图1所示，为VLC-RF网络从用户端构建用户冲突图。由于室内可见光网络下VLCAP数目众多，VLC网络所能提供的资源在仅布置单一RF AP的室内VLC-RF网络中远多于RF网络，所以此处仍然以VLC网络优先，为用户优先选择VLC AP进行接入，并且允许多VLC AP协同服务一个用户；当且仅当用户可用VLC AP全部被遮挡时，为用户接入RF网络。设VLC AP集合为A_VLC，VLC网络用户集合为U_VLC；RF AP集合为A_RF，RF网络用户集合为U_RF。定义用户覆盖图G＝＜U,A_VLC,E＞，其中顶点U＝{u₁,u₂,...,u_J}是室内用户集合，边为用户连接矩阵，当且仅当用户u_j由VLC AP_i服务时e_j,i＝1。定义用户冲突图G_l＝＜A_VLC,E_a＞，边由方阵E_a＝[a]_j×j,j∈U确定，E_a用于记录用户所受干扰，定义方阵中元素a_k,j为：

由图1可知，u₁和u₃同时由AP₁服务，用户冲突图G_l中a_1,3＝1，若此时u₁和u₃由同一子信道n服务，那么此时u₃可能受到来自u₁需求信号的小区间同信道干扰；在用户冲突图G_l中a_1,5＝0，表示u₁和u₅可执行子信道复用，可同时由子信道n服务，且复用后用户不受干扰。由用户冲突图可得子信道复用后的无干扰用户集合，如图1可得室内环境下无干扰用户集合P＝{Q₁,Q₂,Q₃,Q₄}，P中元素是可执行子信道复用的无干扰用户集合Q₁＝{u₃}，Q₂＝{u₄}，Q₃＝{u₂,u₅}，Q₄＝{u₁,u₅}。

如图2所示，为VLC网络用户基于用户分级与干扰抑制执行子信道分配。

首先进行染色体构造：使染色体中各基因位表征子信道编号，基因位m的值k_m(k_m∈U_VLC,m∈N_VLC)表征子信道m服务的用户编号，一组子信道分配结果共同构成一条染色体例如染色体c₁＝(5,4,3,3,2,1,4,5)的含义为：当前VLC网络各VLC AP共分为8个子信道，服务5名用户；其中用户1的服务子信道集合S₁＝{6}；用户2的服务子信道集合S₂＝{5}；用户3的服务子信道集合S₃＝{3,4}；用户4的服务子信道集合S₄＝{2,7}；用户5的服务子信道集合S₅＝{1,8}。

然后，执行基于用户分级与干扰抑制的子信道复用方案：为避免小区间同信道干扰的同时最大程度地利用有限的LED调制带宽，本发明提出一种基于用户分级与干扰抑制的子信道复用方案，下面首先结合用户位置特征对VLC网络用户进行优先级划分，将室内VLC用户分为高、中、低三个优先级，分别执行不同的子信道复用方案：

高用户优先等级考虑同信道干扰是由信号重叠区域内用户与重叠区域外用户共用子信道引起，若使处于多个VLC AP重叠覆盖区域内的用户独占子信道，即可避免同信道干扰。所以本发明给予重叠区域内用户最高优先等级，将此类用户归属于高优先级用户集合L_high，使L_high中用户独占子信道且由可用所有VLC AP协同服务，有效地将可能产生的干扰信号转化为有用信号。

为有效筛选其它优先等级用户，高优先等级用户u_j子信道复用完成后，使权重矩阵W＝[w]_j×i(子信道复用初始时刻令权重矩阵)中元素w_j,i＝w_j,i-1(i∈A_VLC,j∈L_high)。依据权重矩阵W＝[w]_j×i定义表征同小区用户竞争关系的用户自由度f_j，然后依据f_j进一步划分用户优先级，f_j被定义为：

式(2)中，用户自由度f_j表征用户在服务VLC AP覆盖范围内的牵连用户数，f_j越大表示同小区内用户竞争子信道资源越激烈。

中用户优先等级(f_j＞1)：中优先级用户对应集合L_med。为中优先级用户依据无干扰用户集合，进一步对各VLC AP的剩余子信道资源进行复用，以充分利用VLC小区内有限的带宽资源。但对于用户u_j∈L_med可执行子信道复用的无干扰用户集合Q_l的数目通常大于1，此处设计无干扰用户集合Q_l(u_j∈Q_l)的权重依据权重选择无干扰用户集合为中用户优先级用户进行子信道复用，定义权重为：

式(3)中，是用户u_j的速率需求。公式(3)分子表示无干扰用户集合Q_l中用户信道增益之和；分母为Q_l中所有用户速率需求之和。为用户u_j(u_j∈L_med)选择权重最大的无干扰用户集合Q_l进行子信道复用。公式(3)保证速率需求小、信道质量优的用户得到优先分配，以提高系统吞吐量性能。

将已分配中等优先级用户及与其执行复用的用户加入临时已分配集合L_allocated，然后更新中优先级用户集合L_med＝L_med-L_allocated，更新无干扰用户集合：

更新操作完成后，继续为中优先级用户根据公式(3)和(4)复用子信道，直至

低用户优先等级(f_j＝＝1)：低优先级用户对应集合L_low，此时为用户u_j(u_j∈L_low)分配子信道集合S_j：

式(5)使低优先级用户的子信道分配集合为：低优先级用户所连接VLC AP所能提供所有子信道去除同小区内高优先级用户已使用子信道。

对图2(a)所示用户分布(含低优先级用户)的子信道复用进行举例说明：首先，高用户优先等级集合L_high＝{u₃,u₄}，根据染色体c₁可知此时u₃的服务子信道集合S₃＝{3,4}，u₄的服务子信道集合S₄＝{2,7}。使接入点AP₁与AP₂提供子信道集合S₃、S₄分别为u₃、u₄服务。此时房间中剩余用户所用子信道与u₃、u₄所用子信道无重叠，所以此时VLC网络中所有用户不受干扰影响。基于此，将VLC小区中潜在干扰转化为有效信息，提高小区边缘用户的吞吐量。其次，由公式(2)可知用户u₁和u₂自由度为f₁＝f₂＝2，u₅自由度为f₅＝1。u₁和u₂在AP₁中的竞争关系比u₅在AP₂中竞争关系更为严苛。由于中优先级用户u₁与u₅同属于干扰用户集合Q₄＝{u₁,u₅}，使u₁与u₅之间复用子信道S₁'＝S₁∪S₅＝{6,1,8}、S₅'＝S₅∪S₁＝{1,8,6}，然后更新L_allocated为L_allocated＝{u₁,u₅}，更新L_med为L_med＝{u₂}，无干扰用户集合根据公式(4)更新为P＝{Q₁,Q₂}。寻找P中剩余集合发现L_med剩余用户u₂无与之可执行无干扰复用的用户，所以令u₂子信道复用结果维持初始分配S₂'＝S₂＝{5}。将L_med更新为中优先级用户子信道复用完毕。最后，低优先等级用户u₅由VLC AP₂服务，除高优先级用户u₃、u₄外无额外用户与u₅竞争子信道资源，根据公式(5)可得用户u₅的最终子信道分配集合为S₅'＝N_VLC-S₃'-S₄'＝{1,8,6,5}。图2(a)中用户的子信道复用结果见图2(c)，图中带有下划线的子信道编号为执行子信道复用后新加入的子信道。

对图2(b)所示用户分布(无低优先级用户)的子信道复用进行举例说明：图2(b)所示为房间中六名用户依据染色体c₂＝(6,5,4,4,6,3,2,1)得到的初始子信道分配结果，可求无干扰用户集合为P＝{Q₁,Q₂,Q₃,Q₄,Q₅,Q₆}，其中元素Q₁＝{u₃}，Q₂＝{u₄}，Q₃＝{u₁,u₅}，Q₄＝{u₁,u₆}，Q₅＝{u₂,u₅}，Q₆＝{u₂,u₆}。Q_l中用户可根据染色体复用子信道且不会引起额外干扰。图2(b)中高用户优先等级集合L_high＝{u₃,u₄}，使接入点AP₁与AP₂协同提供子信道集合S₃、S₄为u₃、u₄服务。中用户优先等级集合L_med＝{u₁,u₂,u₅,u₆}共四名用户，待复用u₁∈L_med同时属于无干扰用户集合Q₃、Q₄，此时计算公式(3)，若权重则使u₁与u₆复用子信道，更新用户u₁的服务子信道集合为S₁'＝S₁∪S₆＝{8,1,5}，用户u₆的服务子信道集合为S₆'＝S₆∪S₁＝{1,5,8}。然后将L_allocated更新为L_allocated＝{u₁,u₆}，L_med更新为L_med＝{u₂,u₅}，无干扰用户集合更新为P＝{Q₁,Q₂,Q₅}。待复用中优先级用户u₂寻找P中剩余集合发现在Q₅中可将u₂与u₅复用子信道，更新用户u₂的服务子信道集合为S₂'＝S₂∪S₅＝{7,2}，用户u₅的服务子信道集合为S₅'＝S₅∪S₂＝{2,7}；至此，可更新中优先级用户子信道复用完毕。由于图2(b)中无低优先级用户，房间中所有用户子信道复用结束，结果见图2(d)。

最后，根据子信道复用结果，本发明采用的适应度函数为：

式(6)中，R_j为u_j吞吐量。最大化系统对数吞吐量可实现提升系统吞吐量的同时能在一定程度上平衡用户间速率公平。由于在本发明中利用染色体代表一组子信道分配结果，而本发明所提出的子信道复用方案强烈依赖染色体，所以此处将适应度函数f(c)采用对数吞吐量避免子信道分配过程中出现用户吞吐量为0的情况(即减少染色体中由于缺少某用户而引发的用户无可用子信道情况的产生)。

如图3所示，为VLC网络用户通过评估染色体对所含无效信息优化遗传算法搜索性能。传统遗传算法交叉时将随机选择两个染色体构成染色体对进行交叉操作，若两个染色体中存在大量等位基因满足前文所述子信道复用条件(两个等位基因中的用户子信道复用后，服务子信道集合相同)，此时这组染色体对执行交叉操作将很难搜索到新的解空间，影响遗传算法寻优结果。为此，本发明提出一种基于无效信息扰动的遗传算法交叉方案。

首先，定义待交叉染色体对T_a,b(包含染色体c_a和c_b)无效信息I_{inval a,b}为：

式(7)中，N_VLC为VLC子信道数目，s_{inval t}为染色体对T_a,b中基因位t的无效交换信息控制变量，由下式定义：

式(8)中，无效交换信息控制变量s_{Inval t}为二进制变量，当且仅当染色体对T_a,b中等位基因对k_t-k′_t(k_t∈c_a；k′_t∈c_b)交换不会产生新信息时s_{inval t}＝1。具体而言，若染色体对T_a,b中等位基因对k_t-k′_t所表征用户可复用子信道或者k_t-k′_t为同一用户，则判定基因位k_t与k′_t交换不会产生新信息，令s_{inval t}＝1。图3为在图2(b)用户分布下的一组染色体对T_1,2，依据公式(7)和(8)可得染色体对T_1,2的无效信息

种群中单个染色体对n的无效信息评估完成后，为种群中所有待交叉染色体对计算平均无效信息

式(9)中，N_popu为种群数目，I_Inval(n)为种群中待交换的第n个染色体对所含无效信息量。依据公式(9)可得种群中随机匹配生成的所有待交叉染色体对的无效信息平均水平，此时判断平均无效信息与无效信息量门限值I_th之间关系，若则执行种群扰动，重新匹配待交叉染色体对；若则判定当前种群待交叉染色体对所含无效信息在可容忍范围内，进一步对种群执行交叉操作。

基于无效信息扰动的染色体交叉方案能避免无效交叉带来的信息冗余，优化种群多样性，提升遗传算法寻优能力。本发明定义无效信息门限值I_th为：

I_th＝I_{d_th}+ξ*λ_{d_cross} (10)

式(10)中，ξ为种群扰动次数，在每代进化的初始时刻ξ被置为0；λ_{d_cross}为种群扰动试探步长；I_{d_th}为当前进化周期无效信息量初始可容忍门限，定义I_{d_th}：

I_{d_th}＝I_init+δ_inc*λ_cross (11)

式(11)中，I_init表示种群最大可容忍无效信息初始值；δ_inc为种群中最优个体未变化的进化代数；λ_cross为无效信息门限试探步长。公式(10)保证随扰动次数增加，无效信息量门限值I_th随步长松弛，以尽快筛选出有效程度高的染色体对。公式(11)保证在遗传算法后期，当算法后期最优个体保持不变的代数逐渐增多时，由于种群中染色体逐渐相似，种群扰动作用逐渐降低，此时使染色体对能容忍的最大可容忍无效信息量I_{d_th}进一步增大，减少无用的种群扰动次数。

进一步，将匹配完成且满足无效信息限制的染色体对进行自适应交叉，采用自适应交叉概率为：

式(12)中，P_{c max}为预设最大交叉概率；f_avg为种群中染色体的平均适应度值；f_max为种群中染色体的最大适应度值；f'为待交叉染色体对中较大的适应度值。自适应交叉概率P_c采用反正弦函数可以做到非线性自适应，随着f_avg上升，上升更为迅速，能更好地描述种群适应度值的分散程度。

采用自适应变异概率为：

式(13)中，P_{m max}为预设最大变异概率；f_avg为种群中染色体的平均适应度值；f_max为种群中染色体的最大适应度值；f为待变异染色体的适应度值。

对于受遮挡影响而无可用VLC AP的RF网络用户u_j∈U_RF，首先为用户u_j依次预分配子信道，使用户由子信道增益最大的RF子信道服务，且更新RF网络子信道集合为N_RF＝N_RF-{n}。

其次，依据每名用户的差异化速率需求，基于用户权重为剩余子信道寻找匹配用户，定义用户权重为：

式(14)中，R_j表示用户u_j由已分配子信道资源求得的累积吞吐量，为用户速率需求。公式(14)保证在RF子信道分配前期时，每次选取速率累积与其速率需求差异最大的用户为其分配子信道，使所有用户的用户需求都得到充分满足；在RF子信道分配后期，当时，协调用户间的子信道分配，当用户速率需求相同时使子信道资源偏向为累积速率较小的用户分配，提高用户间速率公平性。

下面将结合图4详细说明本方法的执行过程：

输入：室内房间的尺寸、发射端LED阵列的数目、LED发射功率、LED被遮挡概率、用户集合U、用户位置、VLC AP可提供子信道集合N_VLC、RF提供子信道集合N_RF、VLC AP集合A_VLC、RF AP集合A_RF、RF发射机参数等参数。

输出：用户子信道分配结果。

步骤1：初始化用户编号j＝0，VLC用户集合RF用户集合

步骤2：判断j是否等于用户总数，若等于，转步骤4与步骤13；否则，转步骤3。

步骤3：评估用户j可用VLC AP是否被遮挡、是否有可用VLC AP，若有，U_VLC＝U_VLC∪用户j；否则，U_RF＝U_RF∪用户j；j＝j+1，转步骤2。

步骤4：令用户j＝0，j∈U_VLC，转步骤5。

步骤5：初始化种群，令遗传算法进化代数a＝0，转步骤6。

步骤6：基于用户分级与干扰抑制为用户求取子信道复用结果，转步骤7。

步骤7：根据公式(6)计算种群每个个体适应度值，转步骤8。

步骤8：判断进化代数a是否大于预设最大进化代数a_max或者连续15代种群中最优个体适应度值是否不变，若是，输出VLC网络下所有用户子信道分配结果，转步骤19；否则，转步骤9。

步骤9：执行轮盘赌选择操作，转步骤10。

步骤10：种群扰动生成待交叉染色体对，转步骤11。

步骤11：根据公式(9)计算种群中染色体对的平均无效信息转步骤12。

步骤12：判断是否小于公式(10)计算出的无效信息量门限值I_th，若接受扰动后生成的染色体对，根据公式(12)和(13)对染色体进行自适应交叉和变异，进化代数a＝a+1，转步骤6；否则，转步骤10，重新扰动染色体之间的组合，生成新的染色体对。

步骤13：令用户j＝0，j∈U_RF，转步骤14。

步骤14：评估用户j是否等于RF网络服务用户总数，若是，转步骤16；否则，转步骤15。

步骤15：为用户j分配子信道增益最大的RF子信道使RF子信道集合N_RF＝N_RF-{n}，j＝j+1，转步骤14。

步骤16：令未分配子信道编号n＝0，n∈N_RF，转步骤17。

步骤17：判断n是否等于未分配子信道数目，若是，输出RF网络下用户子信道分配结果，转步骤19；否则，根据公式(14)计算用户权重转步骤18。

步骤18：为用户权重最大值对应用户为其分配子信道n，使n＝n+1，转步骤17。

步骤19：结合VLC网络下用户子信道分配结果和RF网络下用户子信道分配结果，输出所有用户子信道分配结果。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种VLC-RF网络基于干扰抑制的子信道分配方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1：依据用户可用VLC接入点受遮挡状况，为用户接入可用VLC网络或RF网络；

S2：对于接入VLC网络的用户，在用户端建立用户冲突图；

S3：对于接入VLC网络的用户，根据用户位置特征划分高、中、低三种用户优先级，依据冲突图对不同等级用户分别设计干扰抑制的子信道分配方案；

S4：根据用户子信道分配结果设计遗传算法染色体与适应度函数；

S5：设计根据无效信息扰动的染色体交叉方案，使得交叉过程能避免无效交叉，有效丰富种群多样性，优化遗传算法搜索性能；

S6：由优化的遗传算法输出VLC网络用户的子信道分配方案；

S7：对于接入RF网络的用户，根据用户的差异化需求速率，为用户分配子信道。

S8：输出RF网络用户的子信道分配方案。

2.如权利要求1所述的一种VLC-RF网络基于干扰抑制的子信道分配方法，其特征在于：所述S3具体方法为：

S301：给予重叠区域内用户最高优先等级，将此类用户归属于高优先级用户集合，使高优先级用户集合中用户独占子信道且由可用所有VLC AP协同服务；

S302：高优先等级用户子信道复用完成后，定义权重矩阵，并依据权重矩阵定义表征同小区用户竞争关系的用户自由度f_j，然后依据f_j进一步划分用户优先级；

S303：定义中优先级用户为用户自由度f_j＞1的情况，依据S2中用户冲突图求得的无干扰用户集合与各无干扰用户集合权重，为中优先级用户进行子信道复用；

S304：定义使低优先级用户为用户自由度f_j＝1的情况，使优先级用户的子信道分配集合为：低优先级用户所连接VLC AP所能提供所有子信道去除同小区内高优先级用户已使用子信道。

3.如权利要求1所述的一种VLC-RF网络基于干扰抑制的子信道分配方法，其特征在于：所述S4具体方法为：

S401：使染色体中各基因位表征子信道编号，基因位m的值表征子信道m服务的用户编号；

S402：根据S3子信道分配结果，与S401染色体，采用系统对数吞吐量作为适应度函数。

4.如权利要求1所述的一种VLC-RF网络基于干扰抑制的子信道分配方法，其特征在于：所述S5具体方法为：

S501：计算各染色体对中各基因位的无效交换信息控制变量，在此基础上评估各染色体对无效信息；

S502：评估种群中随机匹配生成的所有待交叉染色体对的无效信息平均水平，并判断平均无效信息与无效信息量门限值I_th之间关系：若则执行种群扰动，重新匹配待交叉染色体对；若则判定当前种群待交叉染色体对所含无效信息在可容忍范围内，进一步对种群执行交叉、变异操作。

S503：S502中无效信息量门限值I_th，由下式定义：

I_th＝I_{d_th}+ξ*λ_{d_cross}

式中，ξ为种群扰动次数，在每代进化的初始时刻ξ被置为0；λ_{d_cross}为种群扰动试探步长；I_{d_th}为当前进化周期无效信息量初始可容忍门限，定义I_{d_th}：

I_{d_th}＝I_init+δ_inc*λ_cross

式中，I_init表示种群最大可容忍无效信息初始值；δ_inc为种群中最优个体未变化的进化代数；λ_cross为无效信息门限试探步长。