电力线通信系统中自适应资源分配与优化技术研究

发布时间：2020-02-24 02:33

【摘要】：电力线通信技术是智能电网领域的核心技术之一。由于电力线铺设到千家万户，接入方便，不需要重新铺设线路，在宽带接入、远程自动抄表、智能家庭网络等领域受到极大关注。电力线通信技术尽管有较好的发展前景，但由于信道条件的限制，受信道噪声和多径效应等影响，，需要使用抗干扰技术来克服这些影响，因此正交频分复用技术被广泛应用在电力线通信。将OFDM与自适应资源分配技术相结合，可以有效改善信道的频率选择性衰落对高速电力线通信的影响，有效提高系统的频带利用率和服务质量。本文重点研究了电力线通信系统中的资源分配问题，包括子载波、比特和功率分配。依据功率最小化准则，对多用户OFDM系统的资源分配问题，采用分步法进行资源分配。第一步进行子载波的分配，包括能够为每个用户分配的子载波数，及每个用户能使用哪些子载波。第二步进行比特和功率的分配。为了解决子载波分配过程中存在子载波分配冲突和计算复杂度高的问题，本文在研究rate-craving greedy算法和amplitude-craving greedy算法的基础上，提出了一种改进的子载波分配方案，采用迭代分配的方法，将子载波分配给具有最高优先权的用户，使总发射功率最小。该方案降低了计算复杂度，减小了系统所需的发射功率，提高了频带利用率。针对传统粒子群算法在功率分配问题中存在收敛速度慢，容易陷入局部最优的问题，提出了改进粒子群算法。在粒子群算法的更新过程中，对粒子位置引入遗传算法的交叉操作，同时对速度小于阈值的粒子引入遗传算法的变异操作。这样通过交叉增加了粒子的多样性，加快收敛速度，通过变异操作可以跳出局部最优解，提高了全局寻优能力。最后对改进粒子群算法进行了理论分析和仿真验证。仿真结果表明应用改进粒子群算法进行资源分配，可以有效解决早熟收敛问题，提高系统的信噪比特性，降低发射功率。
【图文】：

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- 5 -图 1-1 电力线上网示意图Fig. 1-1 Diagram of power line communication对于电力线通信的网速问题，要因各个厂家的电力线通信设备而异。来自不同厂家的 PLC 设备有所不同，西班牙 DS2 的产品所能达到的最大速率为45Mbps ，如福建电科院、华旗资讯等其他一些厂家的产品的最大速率为14Mbps，而瑞士 ASCOM 公司生产的 PLC 产品所能达到的最大速率仅为4.5Mbps 。当前经过中国相关部门测试的 PLC 芯片生产商主要有瑞士的ASCOM、韩国的 XeLine 以及西班牙的 DS2 等公司。目前对 14M 带宽的电力线上网设备的技术研究已经很纯熟，当前国际上主流高速 PLC 芯片及产品如表 1-2 所示。由于 PLC 有着非常明显的优势，因此中国许多本土厂商也积极的推动着 PLC 的快速发展。深圳市国电科技通信有限公司已研制出了一系列的支持 HomePlugV1.0 标准的电力线通信产品，能达到 14Mbps、45Mbps 速率。

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传输数据的速率要求与相应的信道状况。以此哪些子载波能为该用户使用和用户能够分配到的子载波数。动态比特分配一般是在确定了子载波数目和子载波分配已经完成的情况下，将各个用户的比特数据按照信道状况的好坏依次分配到各个子信道上。对于质量较优的信道，就分配较多的比特。信道状况较差的子载波将被分配少量的比特甚至不被分配比特。同时动态比特分配和动态功率分配具有紧密联系。分配到较多的比特数的子载波，信道状态也较好，为了达到一定信噪比，需要被分配的发送功率也较多。2.4 OFDM-PLC 系统模型基于自适应技术的电力线 OFDM 系统模型如 2-8 图所示。
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN915.853

【引证文献】