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宽带电力线通信系统的资源分配研究

徐志强  
【摘要】: 在低压电网的宽带电力线通信中,应用自适应正交频分复用和动态资源优化分配技术,能有效地消除电力线信道的多径、衰减、时变和频选影响。本文在对电力线通信系统中动态资源优化分配的研究现状,进行深入的调研和总结评述基础上,重点研究动态资源优化分配技术在低压电网高速通信中的应用,提出一些基于低压电力线信道的动态资源优化分配策略和算法,以便更好地提高电力线通信系统的资源利用和服务质量。 本文首先针对单用户单相电力线通信系统的信道特性、实现约束和用户需求,提出速率自适应的基于注水线比较的比特加载算法和功率自适应的基于最优分配准则的资源预分配和调整算法,并在典型的单用户电力线信道环境下分别对他们进行了仿真分析,结果表明所提算法在降低其计算复杂度的同时,仍然保持其各自资源分配目标的性能最优。 然后,针对单相电力线通信系统中不同用户间的信道特性差异,提出一种速率和功率自适应相结合的多用户资源预分配与调整优化算法;再利用每时隙内多OFDM符号间的电力线信道特性,提出一种基于最优分配准则的每时隙内第一OFDM符号的资源分配和后继OFDM符号的资源调整算法;再结合多用户在多子载波上自适应比特和功率分配的多层次多目标特点,提出一种基于资源因子的资源优化分配算法;再利用遗传算法的全局寻优性能,提出一种改进NSGA-Ⅱ的速率和功率自适应相结合的单目标和多目标优化的遗传算法;再基于跨层资源分配的优势,提出一种在数据链路层用户调度和在物理层资源分配的跨层多目标算法,其中用户调度是从所有用户中选出调度用户,和确定他们的最优跨层参数以给资源分配,资源分配是确定所有调度用户的系统资源分配情况,并把其给下一次用户调度。以上所有所提算法都在典型的多用户电力线信道环境下分别进行了仿真,结果表明他们均能满足电力线通信多业务资源动态分配的多目标要求,其中改进遗传算法的性能优于常规多用户算法的,但稍差于资源因子算法的。 最后,针对多导体电缆通信系统中相邻信道间的串扰,提出对通信信道进行几何均值分解解耦和脏纸编码技术消除等效信道间有向干扰的位加减查表算法,为了对比还给出基于奇异值分解解耦的位添加查表算法。在多导体电缆的各种参数和电力线通信的各种约束下,对所提算法进行了仿真,结果表明位加减算法在保持系统性能最优同时,有效地降低了资源分配的复杂度。


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