移动设备随机朝向建模：测量、分析与LiFi用例

光保真（Light-fidelity, LiFi）是一种用于固定与移动光通信高速室内连接的网络化光无线通信用（optical wireless communication, OWC）方案。与传统射频无线系统不同，OWC信道并非各向同性，意味着设备朝向会显著影响信道增益，尤其对移动用户而言。然而，由于缺乏合适的设备朝向模型，许多研究假设接收机垂直向上且固定。本文基于四十名参与者的实验测量，提出了一种新颖的设备朝向模型。结果表明，极角的 probability density function (PDF) 可基于Laplace分布（静态用户）或Gaussian分布（移动用户）建模。此外，获得了入射角余弦PDF的闭式表达式，OWC信道中的视距（line-of-sight, LOS）信道增益据此描述。提出了基于截断Laplace的该PDF近似，并通过Kolmogorov-Smirnov距离（KSD）确认了此近似的精度。进而，计算了LOS信道增益的统计特性，并将用户设备（user equipment, UE）的随机朝向建模为随机过程。评估了随机朝向对OWC系统信噪比（signal-to-noise-ratio, SNR）性能的影响。最后，通过考虑用户移动过程中UE的随机朝向，提出了一种基于朝向的随机路点（orientation-based random waypoint, ORWP）移动模型。在切换率上评估了ORWP的性能，结果表明考虑随机朝向十分重要。