[发明专利]混合高速电力线载波通信和无线通信网络资源调度方法

权利要求书

1.混合高速电力线载波通信和无线通信网络资源调度方法，其特征在于，包括：

（1）、建立基于混合高速电力线载波通信和无线通信的网络模型

在智能电网与5G网络融合的场景中，有个传感器以电力线以及无线的方式连接到一个具有计算能力的变压器（数据集中器）；其中，电力线载波通信采用正交频分多址（OFDM）制式，无线传输采用非正交多址接入（NOMA）制式；

（2）、建立基于混合高速电力线载波通信和无线通信的上行通信模型

OFDM制式将电力线载波通信可用带宽分为个正交子信道，设备对每个子信道上的分配的发射功率分别为，是设备在子信道的信道增益，根据传输线理论，电力线信道可以被建模为：，其中，是系数，是路径的权重，是路径的长度，是路损指数，，是路径的传输时延，

因此基于OFDM的高速电力线载波通信的传输速率是：

其中是噪声功率，设是设备采用无线传输的发射功率，是设备采用无线传输的无线信道增益，接收端采用连续干扰消除技术来进行NOMA译码，假设无线信道增益以降序排列，当译码第个设备的信号时，将其后序信号作为干扰，则设备的无线传输速率表示为：其中，是无线传输的带宽，是无线传输的背景噪声功率；

（3）、建立设备传输速率最大化模型

个设备的传输模式决策表示为，发射功率决策表示为，为了保证服务质量，系统中全体设备的传输速率之和应该在满足功率约束的前提下实现最大化，将优化问题构建如下：

约束条件（1）表示每个传感器必须决定数据处理的一种传输模式，约束条件（2）确保每个传感器的总发射功率不应超过其最大值。

2.根据权利要求1所述的混合高速电力线载波通信和无线通信网络资源调度方法，其特征在于，设备可以采用两种连接方式与数据集中器连接，一是基于OFDM的电力线载波通信，二是基于NOMA的无线通信。

3.根据权利要求1所述的混合高速电力线载波通信和无线通信网络资源调度方法，其特征在于，根据电力线信道和无线信道的不同，设备对传输的模式和发射功率进行优化，电力线载波通信和无线通信的传输速率分别表示为：

。

4.根据权利要求1所述的混合高速电力线载波通信和无线通信网络资源调度方法，其特征在于，在满足功率约束的前提下，建立系统中全体设备的传输速率之和最大化的优化问题：

。

5.根据权利要求1所述的混合高速电力线载波通信和无线通信网络资源调度方法，其特征在于，合速率最大化问题是混合整数非凸优化问题，其中传输制式是整型变量，发射功率是连续型变量，首先，对该优化问题设计了高效的次优化算法，然后又基于分支界定法设计了最优化算法。

6.根据权利要求5所述的混合高速电力线载波通信和无线通信网络资源调度方法，其特征在于，首先将整型变量在0和1之间线性松弛变为连续型变量，转换后的优化问题仍然是非凸优化问题，进一步进入辅助变量，使得，，因此，无线传输速率可以表示为：，传输功率表示为：，因此，原优化问题构建为：

，

其中，，是在0和1之间取值的连续变量，

引入辅助变量后，重建后的问题是凸优化问题，可以采用拉格朗日优化方法来求解，分别对两个约束条件引入拉格朗日乘子：，则拉格朗日函数构建为：

，

优化问题的Karush-Kuhn-Tucker条件为：

求解上述的方程组，即可获得松弛后的优化问题的解。

7.根据权利要求5所述的混合高速电力线载波通信和无线通信网络资源调度方法，其特征在于，在0和1之间所松弛的变量通过阈值判断法进行恢复为二值变量，设置阈值为，它是一个0和1之间的值，若所获得的大于，则恢复为1，若所获得的小于，则恢复为0。