混合业务下的电力线通信资源优化分配

充分利用电力线频带资源、提高网络中用户各种业务的服务质量是宽带电力线通信系统的重要目标。讨论了功率谱密度限制条件下正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)系统中多用户混合业务资源优化分配问题,提出一种低复杂度的分配算法。首先,利用相对差额分配算法为用户实时业务进行资源分配以保证服务质量(qualityofservice,QoS);然后对非实时性业务采用比例公平算法分配剩余资源;最后利用比特削减算法控制总的发射功率。在典型电力线信道环境下进行了仿真,结果表明:与已有算法相比,所提出的算法可以有效地保证实时业务的服务质量并在兼顾公平性原则的前提下提高系统的总吞吐量,且具有较低的复杂度;同时,该算法满足电力线通信系统总发射功率和功率谱密度限制的双重约束条件要求,符合宽带电力线通信的要求。     

基于公平因子的宽带电力线OFDM系统跨层资源分配

针对宽带电力线通信OFDM系统的资源优化分配问题,在分析低压宽带电力线通信系统网络结构的基础上,建立资源不足且存在多种实际约束下多业务多用户在多子载波上的资源分配模型,提出一种基于公平因子及用户紧急度的跨层资源分配算法,在保证RT用户最小速率及NRT用户间公平性的同时最大化系统吞吐量。典型电力线信道环境下的仿真结果表明,算法在满足资源分配模型优化目标下性能更优。     

多跳中继宽带电力线通信网络中的OFDM跨层资源分配

为保障宽带电力线通信网络的有效性和可靠性,提出一种综合多跳中继宽带电力线通信网络的业务层、网络层、介质访问控制(Media Access Control,MAC)层和物理层信息的正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)跨层资源分配方法。首先建立综合跨层信息的MAC层数据包调度效用值模型和基于公平性阈值控制的物理层子载波分配模型。提出为满足各用户服务质量需求的MAC层高效用值数据包优先调度准则。再将该模型和准则应用于宽带电力线通信网络各交叉节点的资源分配过程中。最后在典型电力线信道环境下对所提算法及对比算法进行仿真。仿真结果表明所提算法能够保证实时用户与非实时用户的通信速率和时延的服务质量需求,且具有较大的系统吞吐量和较好的时延特性,有效解决了多跳中继宽带电力线通信网络的OFDM资源分配问题。     

多用户电力线通信自适应OFDM系统中的资源分配与交换优化

自适应正交频分复用(OFDM)是一种实现电力线多用户高速数据通信的技术,资源动态分配是这一技术的重要组成部分。文章针对电力线通信的限制条件,探讨了在最大总功率、各用户要求最小速率、各子载波分配最大功率和比特数的约束下,多用户在多子载波上自适应比特和功率分配的数学模型,提出一种新的速率自适应动态资源分配算法,其实现分为4个相互联系的阶段,依次是确定工作子载波、单用户资源分配、子载波和功率交换、比特交换和功率调整。在典型电力线信道环境下的仿真结果表明,该算法比已有的多用户频谱分配优化算法性能更优,能更好地满足多用户资源分配模型的目标要求。     

基于证据理论的电力线OFDM多业务跨层动态资源分配算法

针对正交频分复用(OFDM)系统提出了一种基于D-S证据理论的媒体接入控制(MAC)层调度策略,该策略采用QoS要求中时延、速率公平性和丢包率三个评价指标来确定数据包调度优先级。通过为各评价指标分别选取隶属度函数,进而求得基本概率分配值,并利用D-S证据理论的合成法则将三个评价指标进行融合判决,判决后结果作为层间信息传递给物理(PHY)层,PHY层根据MAC层提供的控制参数,完成子载波、功率和比特的分配,实现跨层资源分配。建立电力线通信(PLC)系统模型,仿真并与现有跨层资源分配算法比较,结果表明所提算法能够根据信道条件在满足多业务用户Qos需求的情况下动态分配资源,在保证系统性能的基础上满足不同业务用户的QoS要求。     

基于证据理论的电力线OFDM多业务跨层动态资源分配算法

针对正交频分复用（OFDM）系统提出了一种基于D-S证据理论的媒体接入控制(MAC)层调度策略,该策略采用QoS要求中时延、速率公平性和丢包率三个评价指标来确定数据包调度优先级。通过为各评价指标分别选取隶属度函数,进而求得基本概率分配值,并利用D-S证据理论的合成法则将三个评价指标进行融合判决,判决后结果作为层间信息传递给物理(PHY)层,PHY层根据MAC层提供的控制参数,完成子载波、功率和比特的分配,实现跨层资源分配。建立电力线通信(PLC)系统模型,仿真并与现有跨层资源分配算法比较,结果表明所提算法能够根据信道条件在满足多业务用户Qos需求的情况下动态分配资源,在保证系统性能的基础上满足不同业务用户的QoS要求。     

面向并发多业务的宽带电力线载波通信跨层资源分配算法研究

宽带电力线载波通信采用自适应正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)技术有效提升了通信速率,为实现电力多业务应用提供了丰富的通信资源保证。现有研究多是基于单一层级的网络状态进行资源划分,各业务所需速率多为静态预先设定且为固定值,因此会导致各子载波信噪比存在明显差异性的情况下,系统无法根据业务的不同QoS需求及网络中实时队列长度对所需资源进行自适应调整。抑或缺乏依据当前网络状态的动态调配灵活性,导致通信资源的浪费或通信需求无法满足。文章针对并发多业务的资源分配问题,通过应用层、数据链路层、物理层间的数据映射,建立了跨层资源分配模型。根据应用层电力多业务的QoS需求、数据链路层缓存区内队列长度以及底层物理层子载波和系统功率,将数据分组等待时延以及分组损耗映射为实时/非实时类用户的最低传输速率,进而提出基于效用函数的MAC层用户调度和物理层资源分配算法。最后通过典型电力线信道环境仿真实验发现:所提算法比现有2个电力线载波资源分配算法在多业务并发场景下单用户的吞吐量最高可提升47.62%,分组等待时延缩短37.25%,分组损耗降低72.04%。更好的资源分配使得文章所提算法能够在保证QoS需求情况下,允许更多的用户同时接入系统,有效提升了基于OFDM的宽带电力线载波通信资源利用率。     

计及接入控制策略的宽带电力线OFDM系统跨层资源分配

针对宽带电力线资源分配中的Qo S需求保证及用户间公平性问题,提出了一种计及接入控制策略的宽带电力线OFDM系统跨层资源分配算法。首先建立了多用户跨层资源分配系统模型;其次通过公平因子约束实现整体算法的公平性,并提出一种接入控制策略,在某一个或几个用户信道质量较差而需要消耗大量系统资源的情况下,通过拒绝这些用户的接入来保证系统的整体性能;最后,在典型电力线信道的环境下,对该算法及对比算法进行了仿真,仿真结果证明所提算法相对于对比算法可以更有效地满足Qo S及公平性需求,提升系统性能。     

宽带电力线载波通信物理层资源分配新算法

宽带电力线载波基于正交频分复用技术可实现电力串行通信数据的并行传输,增强了电力通信系统的实时性与高效性.针对宽带电力线载波通信资源分配问题,文中提出了一种低复杂度的物理层资源分配算法,首先基于等功率分配方式确定各用户为满足其最低速率需求所需的子载波集合,将多用户资源分配问题降维成单用户资源分配问题,之后对各用户所分配的子载波集进行功率优化,实现系统吞吐量的进一步提升.实验表明所提算法在满足更多用户并发业务的最低传输速率需求的同时,有效提升了网络吞吐量.     

单用户电力线通信自适应OFDM系统的资源分配

分析了电力线通信自适应OFDM系统在每OFDM符号内的总比特数、各子载波上的最大功率和比特数约束下,单用户在多子载波上功率自适应的资源分配模型,探讨了其发射总功率最小的最优分配准则,提出了一种基于最优分配准则的单用户功率自适应的资源分配和调整算法,其组成可分为资源预分配、约束调整和交换调整。在典型电力线环境下仿真结果表明,所提算法性能与改进的位添加查表算法性能相当,接近位添加法;而其运算复杂度低于改进的位添加查表算法,远小于位添加法。     

单用户电力线通信自适应OFDM系统的资源分配

分析了电力线通信自适应OFDM系统在每OFDM符号内的总比特数、各子载波上的最大功率和比特数约束下,单用户在多子载波上功率自适应的资源分配模型,探讨了其发射总功率最小的最优分配准则,提出了一种基于最优分配准则的单用户功率自适应的资源分配和调整算法,其组成可分为资源预分配、约束调整和交换调整.在典型电力线环境下仿真结果表明,所提算法性能与改进的位添加查表算法性能相当,接近位添加法;而其运算复杂度低于改进的位添加查表算法,远小于位添加法.     

考虑功率谱限制的电力线通信比特分配算法

为了减小电力线通信的电磁干扰，提高通信系统的服务质量，提出一种功率谱限制条件下的比特分配算法。该算法将复杂的非线性优化问题根据不同的优化约束条件，分解为三个求解阶段。在分析最优分配条件的基础上，利用贪婪法原理设计分配算法，从而降低了算法的运算量。为了进一步提高算法的运算速度，在分析比特分配损失上限的基础上，提出一种快速的次优分配算法。相比于已有算法，该算法在保证系统通信性能的同时，提高了运算速度。在典型电力线信道环境下的仿真分析表明，该算法适合于功率谱限制条件下的高速电力线通信。     

基于量子遗传算法的宽带电力线多用户通信资源分配

研究了宽带电力线通信在功率谱限制和比例公平约束条件下的资源优化分配问题,提出了基于量子遗传算法的资源分配方案.在功率谱限制条件下通过量子遗传算法进行子载波的分配,再根据总功率分配情况判断是否需要进行功率调整.利用欧洲开放电力线研究联盟(OPERA)提供的信道模型,在等比例分配和依信道分配2种不同的比例系数约束下进行了仿真实验.结果表明:所提出的方法可以提升系统的容量,也能很好地平衡多用户之间的比例公平性.与max-min算法及传统比例分配算法相比,该方法对系统的整体传输容量提升约为5%～10%.增加了频谱利用率,具有良好的比例公平性.     

面向电力物联网信息感知的低压电力线与微功率无线通信融合方法

为提高电力物联网信息感知层面的覆盖范围和可靠性,提出一种构建低压电力线与微功率无线通信跨层融合网络(CPW)的方法。首先建立CPW的统一介质访问控制(MAC)层模型,为实现CPW网络层的融合提供基础支持;然后提出一种结合布朗运动与局部收敛次数控制的改进蚁群算法,完成了CPW的组网过程;对CPW的子业务流进行分配,并提出业务分配中的误码率需求因子,实现了低压电力线与微功率无线通信网络的跨层融合。仿真结果表明,该跨层融合网络的通信链路服务质量优于电力线与无线双模或级联通信网络,用户可以根据不同业务设置相应的误码率需求因子,以兼顾通信链路质量与网络负载均衡,保障CPW的高效性和可靠性。     

一种应用于配电网电力线通信的快速比特分配算法

自适应正交频分复用是一种适用于高速电力线数据通信的技术,比特分配算法是这一技术的重要组成部分。文章针对电力线通信信道的实际条件,探讨了适用于电力线通信的优化模型,并提出了一种新的应用速率自适应准则的动态带宽优化算法,该算法通过对子信道的划分,采用贪婪法原理快速实现子信道的比特分配。理论分析和仿真结果表明该算法具有较低的复杂度,并且能得到令人满意的分配结果。     

平稳信道的非迭代比特分配算法及其在电力线正交频分通信中的应用

正交频分（OFDM）传输以它很高的频谱利用率和抗多径的能力成为电力线通信的优选方案。针对电力线信道时域平稳的特点，该文提出一种新的比特分配算法，利用上次比特分配结果和当前信道特性进行OFDM子信道非迭代比特分配。连续实测的电力线信道的比特分配计算机仿真表明所提出的算法快速有效。该算法的计算复杂度优于典型的比特分配算法。     

计及通信资源优化的电力线载波通信路由算法研究

基于电力线载波技术的用电信息采集系统实现全网信息可交互,为负荷需求侧响应、预付费管理、配变监测分析等业务的数据和控制指令提供必要的通信通道,是电力系统实现智能化的关键技术之一。随着电网规模的增大、业务类型和数据量的增多,无论是窄带载波还是宽带载波都将呈现出信道资源紧张,传输能力下降的问题。为保障用电信息采集数据的准确可靠传输,基于业务区分服务模型,本文提出一种计及通信资源优化的电力线载波通信路由算法。算法实现了对不同类型业务的快速分组和传输路径区分计算。根据电力线载波通信网络当前资源现状,同时考虑不同业务类型的QoS需求而制定多目标函数,使业务能够全局优化使用通信资源,在一次路由中满足多服务质量需求。通过实验仿真,证明了本文所提出算法在优化网络资源方面具有较优性,并能够有效避免网络拥塞和传输数据丢失的发生。     

单相配电网多用户OFDM通信系统的频谱优化

电力线通信应用OFDM作为调制解调方式，在典型的低压电力线信道上进行多用户通信时，存在信道频谱的优化问题。本文讨论了单相配电网的多用户OFDM通信系统环境下，子信道和功率的分配问题，对原有的一种快速次优算法进行了改进，在算法中整体考虑未能满足速率要求的所有用户，同时在改变初始分配结果时更为有效的分配发射功率。仿真结果表明，在极少增加算法运行时间的情况下，改进后的算法比原算法在发射功率相同的情况下系统的整体传输速率有了较大的提高。证明改进后得算法可以更高的效率解决该系统中的频谱优化问题。     

高速窄带OFDM电力线通信实时动态频谱分配

动态频谱分配应用于实际电力线通信系统面临分配策略、实时算法等诸多挑战,到目前为止还未见有公开报道。定义并设计了一个实际的基于正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)的高速窄带电力线通信系统构架,并提出一种适用于该系统的动态频谱分配策略和对应的实时实现算法。该算法在任一种调制方式下将子载波进行分组,并对各个子载波组的功率进行排序,选择可用的子载波组,根据速率最大化准则确定最优的调制方式并分配功率。该算法与Hughes-Hartogs算法相比,具有较低的运算复杂度和较少的信令开销,与传统的等功率分配方式相比,误码性能更好。仿真结果和实验结果证明了该算法的有效性和优越性。     

单相配电网多用户通信中的频谱优化

提高配电网信道利用率、改善网络服务质量是配电网多用户通信系统的重要目标。讨论了在单相电力线条件下实现下行广播信道多用户频谱优化的方案,以及电力线多用户频谱优化问题的数学模型。给出了解决信号功率谱限制条件下的多用户频谱优化快速算法。在典型电力线信道环境下,比较了单用户和多用户传输性能。仿真结果表明,利用频谱优化的多用户传输能明显提高通信传输速率,对提高配电网通信性能具有重要的实际意义。