[发明专利]基于OFDM的PLC系统的吞吐量优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力线通信(PLC,Power Line Communication)技术领域，具体为基于正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术的电力线通信系统吞吐量优化方案设计。

背景技术

近年来，信息技术的迅猛发展给现代通信的发展提出了更高的要求。目前，我国互联网的接入存在如下瓶颈问题，即主干网具有相当容量的带宽，但是用户接入使用的线路带宽很窄，从而大大限制了传输速率。而电力线通信却被视作解决这一问题的有力方案。电力线通信是指利用电力线传输数据和媒体信号的一种通信方式。PLC技术正以其高覆盖率、低通信铺设成本等优势，在建设智能电网的道路上中起到了非常重要的作用。

电力线通信采用的调制技术主要有OFDM、扩频以及常规的QPSK，FSK等。而QPSK，FSK等常规调制技术频带利用率不高，只适用于低速传输，扩频技术在宽带受限的情况下，最大数据传输速率受到限制，同样很难适应高速传输。因此，为适应高速的传输要求，OFDM技术是解决传输频带利用率低这一问题的最有效方法之一，该技术目前已被广泛采用。

在电力线OFDM系统中，载波间干扰(ICI，Inter-carrier Interference)和符号间干扰(ISI，Inter-Symbol Interference)ICI和ISI会显著降低OFDM系统的性能，使得在理想情况下设计的资源管理优化方法在实际使用时效率降低。基于此目的，。本发明的目的是将重点研究电力线OFDM系统下的存在干扰，即载波间干扰(ICI，Inter-carrier Interference)和符号间干扰(ISI，Inter-Symbol Interference)时的功率分配问题，旨在优化系统吞吐量优化问题，旨在通过优化子载波的传输功率从而提高系统性能。众所周知，而功率约束下的吞吐量优化问题是非凸非线性问题，很难直接求解。，因此本发明通过巧妙构思，构建了一个虚拟平坦衰落实信道模型，将功率约束下的吞吐量优化问题该问题等价为加权最小均方差问题，。虽然此问题仍然非凸，但是却可以利用结合简单的块坐标下降法和二分法迭代求解，而且同时该方法可以保证优化目标函数，即系统吞吐量在迭代过程中单调不减，从而达到优化系统吞吐量的目的。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于OFDM的PLC系统的吞吐量优化方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于OFDM的PLC系统的吞吐量优化方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：发送端确定所使用的子载波集合A^use，并求出L＝|A^use|，L表示集合A^use的元素个数，同时设定每个子载波允许最大传输功率约束值P_max(m)，m∈A^use以及总传输功率约束值P_total；

步骤2：引入权重值{t_m}，将功率约束下的连续型吞吐量优化问题等价为加权最小化均方差问题，即：

其中F₀表示子载波间隔，表示MMSE误差估计值，α(m)表示第m个子载波的信道增益，P(m)表示第m个子载波的发射功率，u_m表示第m个子载波的MMSE均衡器，Γ表示信噪比差额，W表示干扰矩阵，其中W(m₀,m)表示第m个子载波对第m₀个子载波的干扰，为噪声功率向量，其中表示第m个子载波的噪声功率；

步骤3：利用块坐标下降算法和二分法迭代求解该问题，即：初始化：迭代次数n＝1、MMSE均衡器和相应的权重其中：和分别表示第m个子载波的第n次迭代所求的MMSE均衡器、MMSE误差估计值和权重值，然后计算加权最小化均方误差问题的目标值

步骤4：更新迭代次数n＝n+1，利用二分法求解子载波传输功率集合{P⁽ⁿ⁾(m)}，P⁽ⁿ⁾(m)表示第m个子载波第n次迭代所求传输功率值；

步骤5：首先求解MMSE均衡器和相应的估计误差然后求出权重从而求出相应的加权最小化均方差问题的目标值其中