基于OFDMA的電力線通信系統(tǒng)資源分配算法研究.pdf

1、隨著電力線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，電力線作為一種分布最廣的通信媒介，在家居自動(dòng)化、遠(yuǎn)程秒表、負(fù)荷控制、寬帶網(wǎng)絡(luò)的接入和音頻信號(hào)等高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)阮I(lǐng)域具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢和不可估量的市場潛力。新一代寬帶無線接入技術(shù)OFDMA，以其傳輸速率高、資源分配靈活、能同時(shí)支持多個(gè)用戶的特點(diǎn)被成功的應(yīng)用于電力線通信系統(tǒng)中。基于OFDMA的資源分配算法相繼出現(xiàn)，但其在電力線通信系統(tǒng)中的應(yīng)用研究還處于初步階段，仍存在計(jì)算量大、不易實(shí)現(xiàn)的缺點(diǎn)，本文重點(diǎn)研究基于OF

2、DMA技術(shù)的電力線通信系統(tǒng)資源分配問題。
　　為提高電力線通信系統(tǒng)的資源利用率和服務(wù)質(zhì)量，本論文在研究低壓配電網(wǎng)電力線通信系統(tǒng)信道模型基礎(chǔ)上，結(jié)合OFDMA技術(shù)的理論知識(shí)，提出一種基于改進(jìn)差分進(jìn)化算法的電力線通信單層多用戶資源分配算法。該算法以速率自適應(yīng)為準(zhǔn)則，在功率譜限制條件下，根據(jù)各用戶的信道信息進(jìn)行子載波的動(dòng)態(tài)分配，在保證多用戶不同QoS要求的前提下最大化系統(tǒng)的吞吐量。在典型的電力線通信系統(tǒng)環(huán)境下進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明

3、，與現(xiàn)有的電力線資源分配算法相比，本課題所提算法在用戶公平性和系統(tǒng)容量上都有很大改善，有效地提高了電力線通信系統(tǒng)的性能。
　　由于資源分配在電力線通信系統(tǒng)的不同層面具有不同的約束條件和優(yōu)化目標(biāo)，本論文對(duì)物理層、鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層進(jìn)行了深入的研究，提出一種混合業(yè)務(wù)下的跨層資源分配算法，即在數(shù)據(jù)鏈路控制（MAC）層基于效用函數(shù)的用戶調(diào)度算法和在物理（PHY）層基于優(yōu)先級(jí)的子載波-功率聯(lián)合分配方案，在提高系統(tǒng)利用率的同時(shí)為用戶提供不

4、同QoS等級(jí)的傳輸服務(wù)。在數(shù)據(jù)鏈路控制層，綜合考慮信道狀態(tài)信息、業(yè)務(wù)包模型、隊(duì)列狀態(tài)信息和QoS需求，確定用戶的優(yōu)先級(jí)；在物理層，結(jié)合速率自適應(yīng)和裕度自適應(yīng)準(zhǔn)則，按照用戶的優(yōu)先級(jí)為各用戶動(dòng)態(tài)的分配子載波-功率資源。其思想是盡量減小因盲目分配而造成的資源浪費(fèi)，以盡可能少的資源滿足所有用戶的最小速率要求，在保證用戶公平性的前提下，若剩余資源能滿足用戶的最大許可速率，則以剩余資源的最大化為優(yōu)化目標(biāo)，否則，以系統(tǒng)吞吐量最大化為優(yōu)化目標(biāo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果