基于OFDM的低压电力线自适应资源分配算法研究

摘要

电力线由于布线广泛，在室内场所中几乎处处存在，因此电力线通信被视为实现智能家居、整合室内多网络的重要技术手段。电力线信道由于最初不是设计用来传输信号，在传输信号时存在高衰减，强时变和频率选择性衰落等不利影响。对此，通常采用正交频分复用和电力线通信联合的技术进行信息传输。自适应资源分配技术是正交频分复用技术中重要的一环，该技术能根据传输业务需求，极大地提升整体系统的性能，同时节省传输过程中资源的消耗。另外，自适应资源分配技术能较好地克服电力线信道中的种种不利影响，因此该技术被广泛地应用到电力线通信当中。
　　本文首先对电力线通信和正交频分复用实现原理进行了简要介绍，然后给出了两种低压电力线信道模型，其中静态的多径信道能很好地反应电力线多径衰落的特性，而动态的周期时变信道能够准确地描述电力线信道周期时变的特性，为后文的自适应资源分配建立了系统模型和仿真基础。之后，本文根据低压电力线信道的周期时变特性，提出了一种新的优化准则，该准则在工频周期内能更加合理地分配功率，从而提升系统的总体传输速率。根据新的准则，本文给出了一种基于宽带电力线周期时变特性的单用户资源分配算法，该算法首先通过拉格朗日乘子法进行预分配，通过排序剔除不可用子信道的方式减少了算法的迭代次数，之后调整阶段通过二分搜索法的思想加快了调整过程，经仿真证明该算法能在保证性能的情况下大大减少运算时间。针对多用户系统，本文根据当前已有的智能算法，结合粒子群算法和模拟退火算法的优点，给出了一种粒子群模拟退火联合的多用户资源分配算法，经仿真证明，该算法能较好地克服粒子群算法容易局部收敛的缺点，相对传统粒子群算法和其他智能算法，该算法能提高整体系统传输速率，适用于要求进行高速传输的宽带电力线通信。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 电力线通信技术概述

1．2 OFDM技术概述

1．3 国内外研究动态

1．3．1 电力线通信的发展和研究现状

1．3．2 资源分配算法研究现状

1．4 本课题研究背景及意义

1．5 本文研究的主要内容

第2章 OFDM技术理论基础

2．1 OFDM基本原理

2．2 OFDM调制与解调

2．3 OFDM保护间隔

2．4 OFDM保护频带

2．5 信道估计

2．5．1 导频的选择

2．5．2 信道估计算法

2．6 本章小结

第3章 低压电力线信道建模

3．1 低压电力线信道特性

3．2 电力线线性时不变信道模型

3．3 电力线线性周期时变信道模型

3．3．1 网络模型

3．3．2 负载模型

3．3．3 信道建模

3．4 本章小结

第4章 基于单用户系统的资源分配算法

4．1 资源分配优化准则

4．1．1 速率自适应准则

4．1．2 功率自适应准则

4．2 单用户经典资源分配算法

4．2．1 频率注水算法

4．2．2 贪婪算法

4．2．3 Chow算法

4．2．4 Fischer算法

4．3 基于电力线周期时变特性的速率最大化资源分配算法

4．3．1 资源分配优化模型

4．3．2 算法描述

4．3．3 算法仿真与结果分析

4．4 本章小结

第5章 基于多用户系统的资源分配算法

5．1 多用户资源分配模型

5．1．1 速率自适应准则

5．1．2 功率自适应准则

5．2 基于多用户系统的速率最大化资源分配算法

5．2．1 PSO原理

5．2．2 SA原理

5．2．3 基于SAPSO的多用户速率最大化资源分配算法的实现

5．2．4 算法仿真与结果分析

5．3 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

附录A (攻读学位期间发表的论文及公示的专利)

附录B (攻读学位期间参与的科研项目)