[发明专利]多业务电力线通信中的OFDM下行资源分配方法

说明书

本发明涉及一种多业务电力线通信中的OFDM下行资源分配方法；该资源分配方法将用户的业务类型由单业务扩展到了多业务，建立多业务多用户系统资源分配模型，在功率受限条件下最大化系统速率；将业务类型分为语音用户和数据用户，两种业务同时共存于同一系统，按业务优先级来分配资源，资源分配过程中首先满足优先级高的语音用户，只有语音用户完全满足最低要求后，再为优先级低的数据用户分配资源；本发明满足了多业务多用户对最低速率的要求，提升了系统的整体传输速率。

技术领域

本发明涉及一种通信资源分配方法，特别涉及一种多业务电力线通信中的OFDM下行资源分配方法。

背景技术

电力线通信是指利用电力线作为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种通信方式。随着人们对高速率数据、视频、图像等宽带业务需求的增加，电力线通信因具有不需布线、连接方便、容量高等优点而能够在众多通信技术中脱颖而出。但电力线是为传输工频电能而制造的，并非是一种完美的数据传输媒介，因此作为通信线路使用，电力线通信存在许多缺点：衰减严重、噪声和干扰功率较高、且具有突出的时变性和对频率的选择性衰落。

由于电力线通信环境的恶劣，配电网中大多采用正交频分复用OFDM(OrthogonalFrequency Division Multiplexing)技术。OFDM技术把整个信道划分为若干个子信道，将高速串行数据流分解为多路低速子数据流并行地在子信道中传输，由此可有效地对抗多径效应，提高频谱利用率，并且可以使用基带快速傅里叶逆变换/傅里叶变换(IFFT/FFT)处理，复杂度大大低于传统多载波系统。针对电力线信道的时变性，如果能够根据各个子信道的实际情况灵活地分配信息比特和发送功率，则能明显改善通信系统的性能，进一步提高频谱利用率。而这种自适应OFDM技术实现的关键，是子信道、比特和功率的分配。现有的OFDM技术多是针对单用户系统，在总比特一定的条件下，应用贪婪算法，使系统总的发射功率最小，但其迭代次数与总比特数成正比，在高信噪比条件下复杂度太高；或采用一种次优的单用户功率最小化算法；或者是将用户数简单的从单用户变为多用户，用户的业务类型不变。但随着通信业的快速发展要求，单一业务已无法满足用户对通信的需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种多业务电力线通信中的OFDM下行资源分配方法，该方法满足了多业务用户对最低速率的要求，提升了系统的整体传输速率。

本发明的技术方案：

一种多业务电力线通信中的OFDM下行资源分配方法，含有以下步骤：

步骤1、建立多业务多用户系统资源分配模型：从电力线通信系统内用户数角度将电力线通信系统分成多业务单用户系统和多业务多用户系统，多业务单用户系统的资源分配模型如下：

多业务单用户系统中所有子载波都归一个用户使用，资源分配相对简便。由于各个子载波衰落不同，导致不同的子载波所发送的比特不同；在多业务单用户系统中，在发射端总功率一定的条件下，以最大化总发送比特为目标，优化比特分配和功率分配，用数学形式表示如下：

式中r_i表示第i子载波所传输的比特，ε_i表示第i子载波分配的功率，N表示多业务单用户系统内总的子载波数，P_t为发送端总功率；

或在多业务单用户系统中，在总发送比特一定的条件下，以最小化总发送功率为目标，优化功率分配，用数学形式表示如下：

R为发送端总的发送比特。

在多业务单用户的基础上对多业务多用户资源分配进行分析，由于同一个子载波分配给不同用户衰落不同，致使同一子载波分配给不同的用户可传输的比特不同。子载波在某个用户上衰落严重甚至无法传输信息，但是在其他用户上还可以传输更多的信息。

多业务多用户系统的资源分配模型如下：