重值集合，其中：和#分別表示第m個 子載波上的第n次迭代所求的MMSE均衡器、MMSE誤差估計值和權(quán)重值；
[0121] 步驟2.2:更新迭代次數(shù)n=n+l，利用二分法求解傳輸功率{P(n)(m)};
[0122] 步驟2.3 :利用塊坐標(biāo)下降法，首先求解麗SE均衡器
[0124] 在上述步驟2. 2進一步包含以下步驟：
[0125] 步驟2.2.1:設(shè)拉格朗日乘子A=〇,根據(jù)式子：
[0129] 否則執(zhí)行下一步；
[0130] 步驟2.2.2:設(shè)人=\+1^，其中1^為步長，同理得到對應(yīng)的_ 1(2)0，重復(fù)該 步驟直至找到滿足總功率約束條件的拉格朗日乘子A，得到拉格朗日乘子上界Au=入；
[0132] 圖4、圖5是本發(fā)明通過Matlab對所設(shè)計方案的仿真驗證。參數(shù)具體設(shè)置為：帶寬B從I. 8MHz到 100MHz，抽樣時間Ts= 0?Olus，T。= 40. 96us，GI= 5. 56us，RI= 4. 96us， P_(l)=…=P_(L) =P_= -55dbm/Hz，r= 4. 038(相應(yīng)的SER= 10 3)，A読為前L =100個子載波集合（即從第74個子載波開始），政={0:,1,?3,4,?W2:}，二分法求解 拉格朗日乘子上界時步長為1，同時其判定閾值A(chǔ)=le-3,迭代次數(shù)目標(biāo)值e= 10,信 道沖擊響應(yīng)、干擾矩陣W以及6("0都按照文獻(xiàn)[AchievableThroughputOptimization inOFDMSystemsinthePresenceofInterferenceanditsApplicationto PowerLineNetworks]同樣設(shè)置，噪聲模型根據(jù)文獻(xiàn)[R.Hashmat，P.Pagani，and T.Chonavel,"AnalysisandmodelingofbackgroundnoiseforinhomeMIM0-PLC channels, "inProc. 2012IEEEISPLC,pp. 316 - 321]中的第三章的B部分得到，具體為：
[0134] 其中：Nes為噪聲功率譜密度，a= -140,b= 38. 75,c= -0. 720為噪聲模型參數(shù)， f為抽樣點頻率，同時蒙特卡洛仿真次數(shù)為1000。
[0135] 圖4給出了兩種設(shè)計方法所求平均吞吐量與總傳輸功率約束的關(guān)系比較圖， 其中縱坐標(biāo)表示每種方法所求平均吞吐量，橫坐標(biāo)表示總傳輸功率約束值，為了表示簡 單，在圖中我們使用了歸一化來標(biāo)識總傳輸功率約束值，其中實際總傳輸功率約束值
，由圖可以知道：隨著總傳輸功率約束值不斷增大，平均吞吐 量不斷增大，特別地，當(dāng)總傳輸功率Ptotal多60 (歸一化值），平均吞吐量不再增大而保持在 同一水平線上，意味著此時總傳輸功率不再是影響平均吞吐量的重要參數(shù)，同時可以看到 本發(fā)明方法與改進型GR方法曲線重合，意味著本發(fā)明方法同樣能夠優(yōu)化系統(tǒng)性能。
[0136] 圖5給出了兩種設(shè)計方法的絕對平均時間比較，同樣地，橫坐標(biāo)表示總傳輸功率 約束值（歸一化后的），縱坐標(biāo)表示兩種方法各自執(zhí)行所使用的平均時間，根據(jù)圖可以看 出，本發(fā)明設(shè)計方法所使用的時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于改進型，并且本發(fā)明方法使用的時間減少比例 最小為65%，最大則能達(dá)到95%，因此，由圖4和圖5可以知道，本發(fā)明方法不僅能夠優(yōu)化 系統(tǒng)性，同時使得時間復(fù)雜度也能夠大幅度降低。
[0137] 通過前面的性能仿真比較，本發(fā)明的方法優(yōu)勢不僅局限于實現(xiàn)PLC OFDM系統(tǒng)的吞 吐量的最大化，同時也能夠大幅度降低時間復(fù)雜度，可以預(yù)見本發(fā)明方法能很好地適應(yīng)電 力線載波通信技術(shù)，讓用戶的性能得到提升。
[0138] 本發(fā)明不僅局限于上述【具體實施方式】，本領(lǐng)域一般技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi) 容，可以采用其它多種具體實施方案實施本發(fā)明。因此，凡是采用本發(fā)明的設(shè)計結(jié)構(gòu)和思 路，做一些簡單的變化或更改的設(shè)計，都落入本發(fā)明保護范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種基于OFDM的PLC系統(tǒng)的低復(fù)雜度比特位加載方法，其特征在于，包括以下步 驟： 步驟1 :發(fā)送端確定所使用子載波數(shù)目L、每個子載波允許最大傳輸功率約束值 P_(m)，m e Ause以及總傳輸功率約束值？_31，其中Ause為發(fā)送端所使用的子載波集合，且L =IAusI，IAusI表示集合Ause的元素個數(shù)；步驟2 :引入權(quán)重，將連續(xù)型吞吐量優(yōu)化問題等價為加權(quán)最小化均方誤差問題，然后結(jié) 合塊坐標(biāo)下降算法和二分法迭代求解得到一個非整數(shù)型子載波比特數(shù)集合{CInI (m) }，其中 CInI(m)，m e Ause表示求解連續(xù)型吞吐量優(yōu)化問題后得到的第m個子載波上的非整數(shù)比特位 數(shù)； 步驟3:根據(jù)式子 對IClnl (m)}整數(shù)化得到一個整數(shù)比特位分配集合{bInI(m) }，其中Λ d(·)表示整數(shù)化函數(shù)， bInI(m)表示第m個子載波最初的比特位數(shù)，》表示子載波采用的M進制-QAM調(diào)制方式所對 應(yīng)的整數(shù)比特位數(shù)有序集合，VM 2,4,8,特別地，M = 0表示在股集合中所對應(yīng) 的比特位數(shù)為0,即子載波上不攜帶比特位數(shù)； 步驟4:根據(jù)貪婪思想，在{bInI(m)}基礎(chǔ)上進行比特位加載，即初始化迭 代次數(shù) k = 1，令{b(k)(m) = bInI(m)}，則 有表示子載波比特位分配向量，并求出對應(yīng)的子載波功率分配向量，其中：（0(k)表示第k輪迭代所 求的對應(yīng)值，b(m)表示第m個子載波上的比特位數(shù)，P(m)表示第m個子載波的傳輸功率，和a (m)分別表示信噪比差額和信道增益，表示噪聲功率向量，其中 表示第m個子載波的噪聲功率，W表示干擾矩陣； 步驟5 :更新迭代次數(shù)k = k+1，L個子載波根據(jù)通依次跳到下一級來更新自己的比特 位數(shù)，并記錄下每次更新后的比特位分配向量B(k) (m)，m e Ause，即B(k υ中的第m個子載波 根據(jù)K更新比特位后得到的比特位分配向量由此可以得到更新后的比特位分配向量集合{B(k)(m)}，并迭代求出對應(yīng)矩陣集合和對應(yīng)的子載波功率分配向量集合{P(k) (m)}，即：CN 105162566 A _權(quán)利要求書_ _2/3 頁 其中：' enS列向量，且只有第m行為1，其余行均為步驟6 :執(zhí)行下列選擇方案，BP :其中：S(X)表示對向量X中所有元素的求和；根據(jù)上式如果能夠找到滿足條 件的子載波m%那么更新，并重復(fù)步驟5 ;如果找不到，則得到最后的比特位分配 向量和功率分配向量分別為K= B (k n和P $= P (k υ; 步驟7 :發(fā)送端按照最后得到的比特位分配向量Bli角定每個子載波對應(yīng)的調(diào)制方式， 同時根據(jù)K設(shè)定每個子載波的傳輸功率，從而實現(xiàn)PLC系統(tǒng)收發(fā)兩端的業(yè)務(wù)傳輸。2.如權(quán)利要求書1所述的一種基于OFDM的PLC系統(tǒng)的低復(fù)雜度比特位加載方法，其特 征在于，步驟2中進一步包含以下步驟： 步驟2. 1 :初始化：迭代次數(shù)η = 1、最大迭代次數(shù)ε、MMSE均衡器集合pr}和相應(yīng)的 麗SE誤差估計值集合；(、權(quán)重值集合以1；[，其中：#^和C分別表示第m個子載 波上的第η次迭代所求的MMSE均衡器、MMSE誤差估計值和權(quán)重值； 步驟2. 2 :更新迭代次數(shù)η = η+1，利用二分法求解傳輸功率{P(n) (m)}; 步驟2. 3 :利用塊坐標(biāo)下降法，首先求解麗SE均衡器和相應(yīng)的估計誤差ef = 1-再求出 權(quán)重C =4, m e Ause;其中W(m，k)表示第k個子載波對第m個子載波的干擾； emCN 105162566 A _權(quán)利要求書_ _3/3 頁 步驟2. 4 :判斷迭代次數(shù)η是否大于ε，滿足則求出V并輸出該解，其中m e Ause;否則，重復(fù)步驟2. 2。3.如權(quán)利要求2所述的一種基于OFDM的PLC系統(tǒng)的低復(fù)雜度比特位加載方法，其特征 在于，在上述步驟2. 2進一步包含以下處理步驟： 步驟2. 2. 1 :設(shè)拉格朗日乘子λ = 〇,根據(jù)式子：求出傳輸功率：，判斷是否滿足總功率約束，即《如果滿 足，則4并輸出該解，其中：否則執(zhí)行下一步； 步驟2. 2.2:設(shè)λ = λ+U，其中U為步長，同理得到對應(yīng)的，重復(fù)該步驟 直至找到滿足總功率約束條件的拉格朗日乘子λ，得到拉格朗日乘子上界Xu= λ ; 步驟2.2.3:利用二分法思想求解拉格朗日乘子，即令其中λι=〇為 拉格朗日乘子下界，求解得到，判斷是否滿足總功率約束條件，如滿足則令 λ。= λ，否則令λ 1= λ，重復(fù)該步驟直至其中A為判定閾值，得到解并輸出該解。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于OFDM的PLC系統(tǒng)的低復(fù)雜度比特位加載方法，包括以下步驟：首先發(fā)送端確定所使用子載波集合、總傳輸功率約束值以及每個子載波允許的最大傳輸功率約束值，引入權(quán)重，將連續(xù)型吞吐量優(yōu)化問題等價為加權(quán)最小化均方誤差問題，并結(jié)合塊坐標(biāo)下降算法和二分法迭代求解該問題，然后對所求得的非整數(shù)型子載波比特數(shù)進行整數(shù)化，以此為基礎(chǔ)，再采用貪婪思想迭代求得整數(shù)比特位和功率分配方案，發(fā)送端最后根據(jù)分配方案將信號比特流映射到每個子載波上并設(shè)定子載波傳輸功率，實現(xiàn)PLC系統(tǒng)收發(fā)兩端的業(yè)務(wù)傳輸。本發(fā)明方法不僅能夠優(yōu)化系統(tǒng)性能還能使得比特位加載問題的迭代次數(shù)大幅減少，從而降低系統(tǒng)的計算復(fù)雜度。
【IPC分類】H04L5/00, H04L27/26, H04B3/54
【公開號】CN105162566
【申請?zhí)枴緾N201510570072
【發(fā)明人】史清江, 彭成, 齊世強, 潘博, 秦鵬, 蘇廣波
【申請人】嘉興國電通新能源科技有限公司, 浙江理工大學(xué), 北京國電通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年9月9日