由于電力線信道是時變和頻選信道,，噪聲和干擾功率也較高,，如果使用傳統(tǒng)的OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技術(shù)，傳輸多用戶信號衰減嚴(yán)重,，將難以保證系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量[1],。自適應(yīng)OFDM技術(shù)根據(jù)每個用戶子載波對的信噪比，動態(tài)地為每個用戶分配子載波,、子載波上的比特數(shù)及發(fā)射功率,，能有效降低惡劣信道特性對數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊憽Ｒ虼硕嘤脩糇赃m應(yīng)OFDM技術(shù)可以有效提高系統(tǒng)的頻帶利用率和服務(wù)質(zhì)量[2],。
    多用戶自適應(yīng)OFDM的關(guān)鍵技術(shù)之一是子載波,、比特和功率等的分配。目前,，針對不同的優(yōu)化目標(biāo)和約束條件有多種多用戶電力線通信OFDM系統(tǒng)的動態(tài)資源分配算法[3,4],，但均沒考慮在功率和速率限制下根據(jù)用戶的優(yōu)先級保證各用戶的最小要求速率，同時在剩余資源中尋求總速率的最大,。
    本文針對多用戶電力線通信OFDM系統(tǒng)的限制條件,，研究在功率地窖注水分配[5]后的子載波分配問題。先建立多用戶的速率自適應(yīng)子載波分配數(shù)學(xué)模型,，再提出一種基于用戶實時優(yōu)先級和信道相關(guān)帶寬的動態(tài)子載波組分配算法,并在典型電力線信道環(huán)境下進(jìn)行仿真。
1 多用戶下速率自適應(yīng)子載波分配模型
    設(shè)電力線通信自適應(yīng)OFDM系統(tǒng)在每個OFDM符號內(nèi)的子載波數(shù)為N,，RT業(yè)務(wù)用戶集為Ω1,用戶數(shù)為K1,每個用戶k要求的固定速率為Rk1,、目標(biāo)BER為Pe1；NRT業(yè)務(wù)用戶集為Ω2,，用戶數(shù)為K2,，每個用戶k要求的最小速率為Rk2、目標(biāo)BER為Pe2,。僅考慮子載波的分配,，假設(shè)已知系統(tǒng)在每個子載波n上分配的功率pn且其滿足電力線通信的電磁干擾限制。為了降低復(fù)雜度,假定每個用戶子載波對所分配的比特為0~b內(nèi)的非負(fù)整數(shù),。
    設(shè)每個子載波只分配給1個用戶,。用戶k的子載波n上可分配的最大許可比特數(shù)rk,n為:

    (4) 方案信息熵的計算
　由決策者對指標(biāo)的主觀偏好權(quán)值和客觀信息權(quán)重，得到指標(biāo)si的綜合權(quán)重為:

     綜合考慮決策者對備選方案和指標(biāo)的主客觀信息后,，應(yīng)使所選方案對所有指標(biāo)而言,，距離偏好信息值和客觀信息熵值的偏差越小越好,，為此建立最小二乘法的優(yōu)化決策模型為[8]:


3 子載波組自適應(yīng)分配
  

    (6) 統(tǒng)計各用戶已分配的速率，確定最小要求速率不足的用戶數(shù)Nno,、最小要求速率剛好的用戶數(shù)Nok和最小要求速率超過的用戶數(shù)Nyes,；統(tǒng)計各子載波上已分配的比特和功率，系統(tǒng)剩余的總功率和未用的子載波數(shù)等性能指標(biāo),。
4 仿真與分析
    子載波組分配方式雖然加快了子載波分配速度,，但分得的用戶子載波對不一定最優(yōu)，甚至不匹配,。為了對比,，子載波分配仍采用類似組的方式，但每組僅有一個子載波,，即采用次序分析法確定用戶優(yōu)先級的逐子載波分配方式,，此為對比算法1。由于本文算法和對比算法1分配子載波的本質(zhì)不變,，都蘊含了決策者對用戶和指標(biāo)的偏好等信息,，故再設(shè)計一種不含決策者偏好信息而以比特功率比值最大化為目標(biāo)的逐子載波分配方式，此為對比算法2,。

    圖1(a)是在電力線信道環(huán)境下產(chǎn)生的4個用戶的單位功率載噪比曲線,，其變化相似，范圍相同,，其中用戶1的載噪比整體上最好,，用戶2和3相差不大，而用戶4整體上最差,。

    圖1(b)為系統(tǒng)的噪聲功率,、功率上限曲線以及系統(tǒng)在總功率分別為5、10,、15,、20、25,、30,、35 mW下的注水分配功率曲線。由其可知,，各子載波上的注水分配線都在功率上限之下和在噪聲功率之上,；當(dāng)某子載波上的噪聲功率大于注水分配線時，不分配功率,；隨著總功率的增加,，注水分配線上升且上升值與總功率的增加值近似成比例，這些都與地窖注水分配功率的原理相符合。
　圖2是在系統(tǒng)總功率25 mW和基本速率30 bit/符號下,，三種算法在部分子載波上實際分配的比特和使用的功率情況,。由圖看出，子載波組分配的算法與對比算法1的性能非常接近,但與對比算法2的性能相差較大,。其中每一子載波上分配的比特數(shù)和功率均滿足約束要求,；有些子載波未分配比特，這是因為該信道狀態(tài)對任一用戶而言都惡劣,，或雖信道狀態(tài)適中但系統(tǒng)的資源有限,，而被關(guān)閉；有些子載波分配多比特,，這是因為該信道狀態(tài)對某用戶而言良好,，但并非良好的子載波就一定要分配多的比特，這還與使用該子載波的用戶等有關(guān),；被關(guān)閉的子載波一定不分配功率,，分配功率的子載波其功率不一定與分配的比特成正比，也與子載波的信道狀態(tài)有關(guān),，但功率分配的總原則是子載波狀態(tài)好的多分配,，狀態(tài)差的少分甚至不分配。

   本文研究了多用戶電力線通信自適應(yīng)OFDM系統(tǒng)在功率地窖注水分配后的子載波分配問題,。由于已有的子載波分配大都采用傳統(tǒng)的逐子載波方式,，計算復(fù)雜度大。本文針對系統(tǒng)的限制條件,，先建立多用戶在多子載波上的速率自適應(yīng)子載波分配數(shù)學(xué)模型,，提出一種基于層次分析法得到用戶的實時優(yōu)先級和信道相關(guān)帶寬，以子載波組為單位對每個用戶進(jìn)行動態(tài)子載波分配的自適應(yīng)算法,。為了對比,，還仿真了以一個子載波為一組的子載波組分配算法。仿真結(jié)果表明,一子載波一組的子載波組分配算法性能最優(yōu),，但復(fù)雜度最大,，而本文動態(tài)子載波組分配算法的性能與逐子載波分配對比算法的性能相當(dāng)，但復(fù)雜度大大減少,，能適合系統(tǒng)資源充足或缺乏情況并能滿足多用戶資源分配的目標(biāo)要求。
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