[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

说明书

本发明提供了混合高速电力线载波通信和无线通信网络资源调度方法，在满足设备功率约束的前提下，实现网络传输速率最大化。本申请的实施例包括：电力线载波通信采用正交频分多址制式，无线传输采用非正交多址接入，设备将采集的数据传输至具有计算能力的变压器，此过程需决策以电力线载波通信或者无线传输方式进行传输，以及传输功率的优化配置，以实现传输速率最大化，提出了低复杂度的次优化调度策略，以及基于分支界定法的最优化调度策略。

技术领域

本发明涉及混合高速电力线载波通信和无线通信技术领域，尤其涉及混合高速电力线载波通信和无线通信网络资源调度方法及混合网络的资源分配方案。

背景技术

近年来，智能电网和5G网络对海量互联互通设备的严格需求以及数据流量的爆炸式增长，推动了对多种通信技术发展的研究，在此背景下，高速电力线载波通信(HPLC)和无线通信(WLC)是学术界和工业界应用最广泛和研究最广泛的两种技术，HPLC是一种低成本的智能电网通信解决方案，利用了广泛可用的电力线基础设施，运行在3-500kHz波段的HPLC允许智能电表和部署在低或中压电力线上的数据集中器之间的通信，由于电磁学的广泛应用，无线通信是一种更加灵活的通信方式，因此，将HPLC技术与WLC技术相结合，提高网络容量具有很大的潜力。

然而，HPLC和WLC都具有独特的信号传播特性，遇到了技术上的挑战，一方面，随着传输距离和频率的增加，高效液相色谱仪的信号衰减越来越大，此外，负载的不匹配和动态特性以及脉冲噪声都会导致频率选择性的产生，基于精密正交频分复用(OFDM)的高效液相色谱可以在高速传输中缓解这些影响，另一方面，WLC必须处理同信道干扰的敏感性、无线信道的随机性、传输功率的约束和频谱的稀缺性，与传统的正交多址接入(OMA)不同，非正交多址接入(NOMA)是5G网络空中接口技术的潜在候选技术，功率域NOMA通过功率域划分为同一物理资源上的多个用户同时提供服务，并采用连续干扰消除(SIC)在接收端进行信号解码，HPLC和WLC之间的差异增加了网络和电源管理的复杂性，因此，在HPLC和WLC网络中，需要精心设计传输调度和资源分配。

发明内容

（一）发明目的

为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出混合高速电力线载波通信和无线通信网络资源调度方法，是提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种混合高速电力线载波通信和无线通信网络资源调度方法。

（二）技术方案

本发明提供了混合高速电力线载波通信和无线通信网络资源调度方法，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，假设个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