[发明专利]一种基于比特交换的多用户电力线通信系统资源分配方法

说明书

本发明公开了一种基于比特交换的多用户电力线通信系统资源分配方法，其在保证用户间公平性的情况下，引入目标速率比例约束条件，并分步进行子载波分配及比特和功率分配，即首先根据所有用户各自对应的目标速率比例约束系数进行子载波分配；然后根据每个用户的目标速率要求，对每个用户所占用的所有子载波进行等比特分配；接着根据功率最小化准则，将剩余比特分配给增加1比特所需额外功率最小的子载波；最后在各用户分配总比特不变情况下，根据比特交换准则在子载波间进行比特交换；本发明方法不仅保证了用户间的公平性，而且根据比特交换准则，使得功率分配达到最优，从而使多用户电力线通信系统的总发射功率最小化。

技术领域

本发明涉及一种电力线通信系统资源分配技术，尤其是涉及一种基于比特交换的多用户电力线通信系统资源分配方法。

背景技术

电力线通信(Power Line communications，PLC)技术是在现有的电力线网络的基础上，再加装一些附属装置，变成的电力线通信网络。因此，电力线通信技术具有覆盖面积广、实现成本低、即插即用等特点。目前，电力线通信已成为当前通信领域的一个研究热点。

然而，电力线网络并不是专门为传输数据而设计的，其基本上不具备有线通信网所必备的通信线路特性。电力线信道具有频率选择性、时变性、多径性、阻抗失配及噪声干扰强等特点，这使得电力线通信仍有许多问题亟待解决。要实现高速可靠的电力线通信必须合理利用其资源，因此电力线通信系统中的资源分配问题便显得尤为重要。OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access，正交频分多址接入)技术具有良好的抗多径及噪声特性，不仅可以提高频谱利用率，而且还能抵抗电力线信道的频率选择性。自适应OFDMA可根据信道增益变化和用户需求不同等对子载波进行动态分配，更适应于实际的通信中。因而，自适应OFDMA技术与动态资源优化技术相结合已被广泛应用于电力线通信系统中的资源分配问题。

电力线通信系统中的资源分配主要分为单用户资源分配和多用户资源分配。单用户电力线通信系统中的子载波、比特和功率等资源为一个用户所有，因此不存在子载波分配问题，只需在每个子载波上进行最优的比特及功率分配。多用户电力线通信系统必须在为各用户进行子载波分配的基础上，进行比特及功率分配，其实质是如何为用户最优的分配子载波以及为子载波分配功率，且可以引入用户间公平性、子载波工作和不同业务类型等问题，因此，多用户电力线通信系统资源分配方法研究在电力线通信领域具有非常重要的意义。有研究人员提出了一种多用户电力线通信系统资源分配算法，该算法先根据用户目标速率及合目标速率要求进行子载波数目分配，然后将子载波分配给信道条件最佳的用户，最后得到次优化比特分配的闭式解，该算法研究了在合目标速率约束下的系统功率最小化问题，且推导出了次优化比特分配的表达式，但是该算法并未得到最优的比特分配结果。也有研究人员提出了另一种多用户电力线通信系统资源分配算法，该算法先把子载波按需和信道条件预分配给用户，再根据遗传算法最优地分配比特及功率，并减少其计算量，该算法研究了不同业务下的多目标资源分配问题，在保证实时(Real Time，RT)用户固定速率下最小化其占用的资源，再在系统剩余资源下最大化非实时(Non Real Time，NRT)用户的速率。这两种算法的缺点就是都没有考虑用户之间的公平性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于比特交换的多用户电力线通信系统资源分配方法，其不仅能够保证用户间的公平性，而且能够有效地降低多用户电力线通信系统的能耗。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于比特交换的多用户电力线通信系统资源分配方法，其特征在于包括以下步骤：

①设定多用户电力线通信系统中有K个用户，并设定多用户电力线通信系统采用OFDM调制技术，每个OFDM符号内有N个子载波，其中，K>1，N≥1；