面向移动用户的双向光空间调制：迈向 LiFi 系统的实用设计

在实现光保真（LiFi）蜂窝网络全部潜力的挑战中，包括用户移动性、随机设备朝向与遮挡。我们利用基于测量的信道模型研究这些挑战对室内环境中 LiFi 性能的影响。我们采用空间调制（SM），其已在包括 LiFi 的许多应用中被证明具有高能效。我们考虑在用户设备（UE）上放置光电二极管（PDs）的两种配置。第一种称为屏幕接收器（SR），所有 PDs 位于 UE 的一个面上；另一种为多向接收器（MDR），其中 PDs 位于 UE 的不同侧面。后一种配置源于 SR 在随机设备朝向与遮挡下表现不佳。我们表明在误码率（BER）为 $3.8\times10^{-3}$ 时 MDR 优于 SR 超过 $10$ dB。此外，考虑了一种用于 SM 的自适应接入点（AP）选择方案，其中 AP 数量自适应选取，以期在目标 BER 和频谱效率下实现最低能量需求。针对静坐与行走活动，评估了整个房间内随机朝向与遮挡下的用户性能。对于后者，我们采用基于朝向的随机路点（ORWP）移动模型。我们还研究了底层系统在上行信道上的性能，其中下行信道所用相同技术亦用于上行。具体而言，由于发射上行功率受限，解析评估了 SM 的能效。结果表明采用自适应 SM 的多向发射器（MDT）具有极高能效。作为基准，我们将所提框架性能与传统空间复用系统比较，并证明了所提方案的优越性。