[发明专利]一种基于量子算法的宽带电力线通信子载波分配方法

说明书

本发明公开了一种基于量子算法的宽带电力线通信子载波分配方法，所述方法包括：步骤1：建立多节点的电力线网络拓扑模型；步骤2：初始化量子态编码；步骤3：形成种群；步骤4：量子态测量；步骤5：目标评价；步骤6：判断是否达到遗传终止条件；若已达到，则结束方法；若没有达到，则通过旋转算子进化，并返回步骤4；本发明结合量子遗传算法，采用动态资源配置的方式来进行宽带PLC子载波的优化分配，以提高OFDM系统的传输效率，实现电力线通信性能的提升。

技术领域

本发明涉及电力通信领域，具体地，涉及一种基于量子算法的宽带电力线通信子载波分配方法。

背景技术

电力线载波信号的信号衰减、载波干扰以及电力线上的噪声大量存在，使得电力载波通信在通信距离和通信可靠性上存在不足，因而无法长期有效预测载波通信质量。由于载波信号随距离衰减严重，所以必须依靠中继接力才能实现远程传输。为了完成中继节点和中继路径的自适应调整，近年来出现了自适应控制组网技术，即利用动态的路由去适应动态的PLC (电力线通信(Power Line Communication，简称PLC))网络，这种算法的提出使电力线通信的效果实现了质的飞跃。

现有的动态路由算法主要分为以下三种：洪泛算法、分簇算法及蚁群算法。其中，最容易实现的是洪泛算法，但是这种算法容易产生广播风暴，而分簇算法选择出的路径存在可靠性问题，较为合理的自适应路由算法是蚁群算法，然而这种算法的实现比较困难，而且存在收敛时间长、容易陷入局部最优化的问题。

目前电力线载波信道的研究主要集中在信道的衰减程度、背景类型、线路阻抗大小方面，而对电网结构对电力线载波性能的影响研究较少，大量的多径效应和频率选择性衰落现象难以从现有模型得到合理解释，对电力线节点间的通信性能改善和路径拓扑中继理论支持不足，制约了宽带电力线载波通信性能的提升。

电力线载波通信技术研究基本都是针对传统配电网进行，新能源微网的信道环境比传统电力线线路更加恶劣，一方面新能源微网中大量的能源终端设备的并网投切会使电网的阻抗特性发生变化，从而影响电力线载波通信的传输特性；同时，新能源终端并网设备大量应用电力电子器件，使得电网噪声更加复杂，与传统的配电网中的噪声分布有很大的区别，给载波通信信号的检测带来困难。

发明内容

本发明提供了一种基于量子算法的宽带电力线通信子载波分配方法，解决了现有电力线载波通信存在的不足，本发明结合量子遗传算法，采用动态资源配置的方式来进行宽带PLC 子载波的优化分配，以提高正交频分复用系统的传输效率，实现电力线通信性能的提升。

为实现上述发明目的，本申请提供了一种基于量子算法的宽带电力线通信子载波分配方法，所述方法包括将宽带电力线信道中多个子载波集合在一起作为一个整体，形成一个子带，在进行分配时，同一个子带中的子载波按照相同的调制方式进行调整并分配给同一个用户，即作为一个资源分配单元进行分配。量子遗传算法种群少，迭代进化的次数也较少，而且不容易陷入局部极值。

具体实现方法为：

步骤1：建立多节点的电力线网络拓扑模型。电力线的信道有着一定的规律性，局部网络拓扑的变化和接入点的位置基本上是一定的，建立多节点的电力线网络拓扑模型，实现对宽带电力线载波分簇；

步骤2：初始化量子态编码，对于N个子载波、K个用户的系统，个体应该包含N条染色体，用来表示N个待分配的子载波。而一条染色体含S＝[log₂ K]条基因，用来表示该子载波分配给哪个用户；