液晶智能超表面辅助的室内可见光通信系统优化设计

作     者：余礼苏 吕欣欣 钟润 张鸣莉 王正海 王玉皞 YU Lisu;LÜXinxin;ZHONG Run;ZHANG Mingli;WANG Zhenghai;WANG Yuhao

作者机构：南昌大学信息工程学院 南昌大学先进信号处理与智能通信江西省重点实验室 

出 版 物：《工程科学学报》 (Chinese Journal of Engineering)

年 卷 期：2025年第47卷第2期

页      面：307-314页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0803[工学-光学工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(62161023,62061030,62161024) 江西省主要学科学术和技术带头人省级人才项目(20232BCJ23085) 江西省自然科学基金资助项目(20224BAB212002) 中国博士后科学基金资助项目(2021TQ0136,2022M711463) 江西省科技研发计划项目(20242BCC32016) 

主　　题：可见光通信 同时透射和反射智能超表面 液晶智能超表面 功率域非正交多址 分式规划 

摘      要：可见光通信(VLC)作为6G的候选技术，具备广阔的免许可频谱、更高的安全级别、避免射频干扰等诸多优势，这些特点使得VLC成为射频通信的有效补充方案.本文设计并优化了一种基于功率域非正交多址(PD-NOMA)技术的室内VLC下行链路通信系统，该系统中包括一块位于信道中间的同时透射和反射智能超表面(STAR-RIS)和一个基于液晶智能超表面(LC-RIS)的接收器.为了评估所设计的系统性能，本文提出了一个和速率最大化问题，并考虑了实际情况下发射机和接收机之间的视距(LoS)路径存在非用户遮挡因素.由于所提出优化问题的非凸性，首先使用二次变换将目标函数转化为一个分式规划(FP)问题，其次采用分步优化算法和凸优化(CVX)工具来获得可行解.此外，本文分析了发光二极管(LED)的数量、入射光波长以及液晶折射率对室内可见光通信系统和速率的影响.数值仿真结果表明，在能量分裂(ES)操作协议下，STAR-RIS和LC-RIS联合辅助的室内VLC系统的和速率明显高于仅有反射智能超表面(RIS)和无LC-RIS的VLC系统.LED灯数量、入射光波长以及液晶(LC)折射率均会在一定程度上对系统性能产生影响.这些研究结果为室内可见光通信系统的设计和优化提供了重要参考.