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。     

混合业务公平的宽带电力线正交频分复用系统跨层资源分配

在宽带电力线正交频分复用系统通信容量资源不足、实时业务要求固定速率/比特和非实时业务要求最小速率/比特、总功率受限子载波等功率的约束下,建立满足实时业务稳定性和非实时业务公平性的多目标优化跨层资源分配模型,提出混合业务公平性与速率自适应相结合的跨层资源分配算法。在典型电力线信道环境下进行仿真和分析,结果表明提出算法性能优于对比算法且更满足多用户混合业务电力线通信资源分配的多目标优化要求。     

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。     

一种基于改进VPGA优化Elman神经网络的电力线通信数据处理算法

为了提高宽带电力线通信系统的通信质量,基于宽带电力线通信系统的基本原理,构建了宽带电力线通信系统的仿真模型。以广东云浮某小区用户电表的实际采集数据作为原始数据,在500 m的四径信道模型下,分别引入了BP神经网络和Elman神经网络进行了通信质量的仿真测试。针对神经网络算法普遍存在的抗噪声性能差的缺点,提出一种基于改进VPGA优化的Elman神经网络用于电力线通信系统解映射模块的数据处理,并进行了仿真测试。实验结果表明,该算法不占用宝贵的频谱资源且实现方便,并且除去信号被噪声淹没等极端恶劣的信道环境以外,均可以显著提高宽带电力线通信系统的通信质量,降低误码率。     

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。     

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。     

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.     

基于宽带OFDM电力线通信的载波资源分配算法

陕西地区传统电力线系统主要是窄带通信,若考虑到宽带OFDM电力线通信时,就面临着如何将载波资源进行有效分配的问题。鉴于此,提出了一种基于拍卖框架的载波资源分配方法,叫做基于中继拍卖(Relay Auction)的宽带OFDM电力线通信的载波资源分配,简称RA方法。主要用于解决宽带OFDM电力线通信中载波分配的效率与公平性,并且实现较好的连接阻塞概率性能。算法主要基于拍卖的框架,其中配备了网络中的集中器作为拍卖人,而簇头结点作为投标人,彼此竞争宽带OFDM通信网络中的载波资源,叶子结点通过簇头结点中继获得资源。本方法采用了源结点、中继结点和目的结点间的层级稳健结构,增强了系统的稳健性,与此同时有效地进行资源分配,实现了全网吞吐量的最大化、公平和效率。     

基于OS-ELM的宽带电力线通信解映射优化算法

针对传统信道估计技术会降低通信系统有效性的缺陷,提出了一种基于在线序贯极限学习机(OS-ELM)的宽带PLC解映射优化算法,用以提高宽带电力线通信系统的通信质量。以我国广东省某小区用户电能表的实际采集数据作为原始数据,搭建了宽带电力线通信系统仿真模型,在实测的500 m四径信道下进行仿真测试并与BP神经网络以及传统的ELM进行性能对比和比较分析。试验结果表明,在各种不同信噪比的通信环境下,引入OS-ELM均表现出更快的训练速度和更好的抗干扰特性。除去信噪比过低的极端恶劣的通信环境以外,该算法均可以有效提高通信质量,降低误码率。     

基于改进随机森林的电力线通信优化算法研究

针对传统信道估计技术会占用频谱资源的缺陷,提出了一种基于改进随机森林的解映射优化算法。首先针对信源数据固有的不平衡性引入了改进SMOTE算法进行预处理,基于电力线信道特性确定了少数类数据的合成规则,并以解映射模块的子区间误码率作为评价指标进行性能分析。搭建了宽带电力线通信系统模型,以实际电表数据作为信源数据,在500 m的18径电力线信道模型下进行了仿真测试。实验结果表明,所提算法可以很好地弥补电表数据固有的不平衡性对随机森林性能的影响,极大地降低了子区间误码率的波动性。在各种信噪比环境下,引入改进随机森林算法均可以很好地优化解映射模块性能,提高宽带电力线通信质量,降低误码率。     

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.     

宽带电力线认知通信系统OFDMA子载波分配研究

随着配电设备数量不断增加,宽带电力线载波频谱资源渐显匮乏。文章认为,引入认知频谱的概念组成宽带电力线认知通信系统,可在电力线衰落的信道上侦测其他配电设备不用或没有充分利用的频率,采用正交频分多址技术进行通信,并提出一种基于分布式宽带电力线认知通信系统的子载波分配方案,仿真结果表明了所提算法的有效性和优势。     

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。     

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。     

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。     

宽带电力线通信动态子载波分配算法研究

为了满足在额定功率有限的情况下,传输速率最大化。选择在低压宽带电力线信道条件下,分析2 MHz~100 MHz的宽带电力线信道特征与参数。利用已有电力线信道模型,通过迭代分块约束注水算法对电力线通信进行动态子载波分配,相比传统的注水算法,改进之后的算法能更好的根据电力线信道约束条件给子载波分配功率,得到更优的信道容量。     

星间通信中带宽和功率联合分配算法

针对星间通信链路的资源分配与现实中业务需求和信道条件不能匹配,导致有限的星上资源不能得到充分利用的情况,本文通过构建星间通信系统容量模型,提出了一种星间通信中带宽和功率协调分配算法。算法根据不同链路具有不同信道条件和业务需求,采用拉格朗日对偶理论和次梯度法,通过对功率和带宽的二次迭代,最终的到功率和带宽的最优解。仿真结果表明本算法能够有效地为不同链路分配合理的带宽和功率资源,使系统总容量得到明显的增加,并对系统资源利用率进行显著的提高。