低压电力线载波通信多用户资源分配算法研究

发布时间：2017-05-17 12:00

  本文关键词：低压电力线载波通信多用户资源分配算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着智能电网的高速发展,通信业务类型以及用户种类的不断扩充,传统的电力线载波通信技术俨然不能满足日益增长的传输速率和用户服务质量需求。目前,大多数载波通信终端已采用先进的OFDM技术来提高系统容量以及抗干扰性能,但系统频谱利用率依然较低,仍有很大改进空间。动态资源优化技术是一种可以提高系统资源利用率的有效措施,利用通信中信道的时变性,动态的改变每个子载波可承载的资源,将资源利用最大化。本文的主要研究内容是为提高通信系统的频谱利用率及整体性能对资源优化技术展开研究。首先,总结了国内外低压电力线载波通信的发展现状、窄带电力线通信标准以及国内外有关电力线载波终端的产品现状,重点分析了在提高系统频谱利用率时常用的资源分配算法,以及各算法的优势与不足,归纳出目前的技术存在的问题。其次,对低压电力线信道传输特性和噪声特性展开分析,研究了信道的衰减特性和多径效应等,并建立传输信道模型;比较了电力线信道中五种基本噪声的不同特性,重点分析三类典型噪声,并进行了Simulink建模,为后文资源分配算法的研究,奠定了基础。再次,结合电力线通信功率谱限制,综合考虑通信过程中不同业务类型用户的速率需求和服务公平性,设计了一种基于资源因子和改进比例公平的动态资源分配算法。通过仿真,分析了资源因子的不同取值对分配结果的影响;与目前常用资源分配算法进行比较,从系统容量和用户公平性两个方面说明本文算法的优越性能;在信道中加入不同类型噪声验证算法的抗干扰能力。最后,构建多用户电力线载波通信系统实验平台,并从硬件和软件两个方面阐述了该系统。硬件方面,重点对模拟前端的发送和接收链路进行模块化设计,详细分析电路原理及元件参数选取;软件方面,给出了系统收发主体构架及主要功能模块的实现。最终,在实验室环境下测试系统的正常通信功能,并在不同噪声环境下观测上位机软件中通信成功率及误比特率,验证算法的抗干扰性能。
【关键词】：低压电力线通信 资源分配 OFDM 多用户 混合业务
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN913.6;TM73
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题来源及研究的背景和意义9-10
• 1.2 本课题的国内外研究现状10-14
• 1.2.1 低压电力线载波通信发展概况10-12
• 1.2.2 多用户资源分配算法研究现状12-14
• 1.3 课题的研究内容与结构安排14-16
• 第2章 低压电力线信道特性分析及建模16-27
• 2.1 引言16
• 2.2 传输特性分析及建模16-21
• 2.2.1 衰减特性16-20
• 2.2.2 多径效应20
• 2.2.3 信道传输模型20-21
• 2.3 噪声特性分析及建模21-24
• 2.3.1 噪声分类及建模21-22
• 2.3.2 典型噪声模型22-24
• 2.4 低压电力线信道模型及参数设计24-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第3章 多用户资源分配算法27-40
• 3.1 引言27
• 3.2 电力线多用户OFDM系统27-30
• 3.2.1 OFDM系统资源分配方案29
• 3.2.2 资源分配性能评价准则29-30
• 3.3 资源分配问题建模30-34
• 3.3.1 基于固定速率约束的资源分配模型30-32
• 3.3.2 基于比例公平的资源分配模型32-33
• 3.3.3 多用户资源分配模型33-34
• 3.4 资源分配算法设计34-37
• 3.4.1 基于资源因子的分配算法35-36
• 3.4.2 基于改进比例公平的分配算法36-37
• 3.5 对比算法设计37-39
• 3.6 本章小结39-40
• 第4章 多用户资源分配算法性能分析40-52
• 4.1 引言40
• 4.2 系统仿真参数40-41
• 4.3 算法仿真与分析41-51
• 4.3.1 资源因子的调节作用41-46
• 4.3.2 对比算法仿真46-48
• 4.3.3 不同类型噪声对资源分配的影响48-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第5章 多用户电力线通信系统的设计与实现52-67
• 5.1 引言52
• 5.2 系统总体设计52-53
• 5.3 硬件设计53-55
• 5.3.1 发送模块53-54
• 5.3.2 接收模块54-55
• 5.4 软件实现55-61
• 5.4.1 系统软件总体设计56-57
• 5.4.2 初始化配置57-58
• 5.4.3 OFDM调制解调模块58-61
• 5.4.4 资源优化分配算法61
• 5.5 系统功能测试61-66
• 5.5.1 通信测试62-63
• 5.5.2 功能测试63-66
• 5.5.3 结果分析66
• 5.6 本章小结66-67
• 结论67-68
• 参考文献68-73
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果73-75
• 致谢75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 梁波;周生伟;韩云;;电力载波技术在用电信息采集系统中的应用[J];电力系统通信;2013年02期

2 陈凤;郑文刚;申长军;周平;吴文彪;;低压电力线载波通信技术及应用[J];电力系统保护与控制;2009年22期

3 何毅;王滔;张琳;;基于SNR门限与曲线拟合的OFDM自适应功率分配算法[J];数据通信;2010年01期

4 宦若虹;金向东;;基于OFDM的电力线通信系统的Matlab仿真[J];现代电子技术;2006年01期

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1 台新;电力线通信信道噪声分析与建模仿真[D];北京邮电大学;2013年

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本文编号：373327