摘 要： 提出一种优化跳频OFDM通信网络性能的新方法，在考虑传输节点位置及空间分布的情况下，分析物理干扰信道下传输中断率的闭式解，并用其表征跳频OFDM低压电力线载波通信网络的传输能力；以中断概率作为系统目标函数，采用穷举搜索和梯度搜索算法联合优化跳频信道数、OFDM调制指数和差错控制编码速率，旨在寻找跳频信道数、调制指数和差错控制编码速率的最佳组合，使得网络传输性能最优。
关键词： 电力线载波通信；跳频；正交频分复用；梯度搜索
0 引言
网络传输能力由单位时间内成功传输的比特数表示，考虑到调制和编码对通信的制约，对文献[1]中的传输能力度量标准加以改进，目的在于利用受调制约束的传输能力指标来优化影响网络通信性能的主要参数。在调制指数和非相干检测技术的限制下，通过分析系统传输能力可知：跳频OFDM低压电力线通信网络中，网络通信中断概率是关于编码速率、调制指数和跳频信道数三个参数的函数。本文所分析的调制方式采用OFDM调制，同时采用高性能差错控制编码以受调制限制的传输能力作为目标函数，用于优化与上述三个参数有关的通信网络。对于跳频OFDM系统来说，可以考虑联合优化上述参数使得其性能相对最佳。因此，在分析跳频OFDM低压电力线通信网络性能的基础上，提出两种优化网络传输能力方法：穷举搜索法和梯度搜索法。穷举搜索优化法可优化大范围的离散参数，该方法优化精度高，但由于其完全优化性，使得在效率上存在缺陷，为此提出了一种梯度搜索优化方法以提高优化效率。
1 BPP模型中断概率
考虑某一固定能耗数据监测区域，该区域内存在一个呈环形分布的干扰信号区，干扰信号区域内半径为干扰最小距离，外半径为干扰最大距离，半径大小均由电力通信网络物理覆盖区域决定。通常监测区域节点数可以是固定的，也可以是随机的。在节点数固定的情况下，节点位置是实现二项式点过程（BPP）的关键；通信中断概率1Ω是在已知归一化逆功率集Ω的条件下得出的，因此通信网络中各终端的地理位置对其有决定性影响，例如不同位置的干扰源。若要求得Ω未知情况下的非条件中断概率，可以对
在网络空间布局中求平均来实现。在BPP模型中，干扰源数目固定，且随机分布于网络任意位置该模型的中断概率1M可用条件中断概率
对归一化逆功率集Ω的期望来表示：
本分析结果适合于接收终端和干扰源集中在环形区域内的网络，如要获得其他形状的网络中断概率，可以先求出合适的Ωi累积分布函数，然后代入式(3)即可。
2 跳频OFDM电力线通信网络传输能力
在所允许的最大中断概率为ζ情况下，传输能力可表示为：
将式(6)代入式(3)可得BPP网络模型的传输能力：
假设一内外径分别为rex=0和rnet=2的BPP网络模型，路径损耗因子α=3，L′=1。信扰噪比阈值设为β=-10 dB。图1描述了3种信噪比情况下，传输能力参数关于最大允许中断概率的函数曲线，曲线由式(7)得到。由图可知传输能力随着信噪比的增加而提高。
上述分析得到的传输能力表达式是关于信扰噪比阈值β的函数。实际上，信扰噪比阈值可用关于调制方式和信道编码方式的函数来表示。设C(γ)是某一调制方式下瞬时信扰噪比为γ时所能达到的最大有效传输速率，则当网络传输速插件电感器工厂率R满足C(γ)≤R时，传输中电感器断将发生。跳频系统采用OFDM调制技术时，不同调制指数情况下所能获得的最大有效传输速率如文献[2-4]所述。设OFDM调制指数为h，用C(h，γ)表示调制指数为h时的最大有效传输速率，令C(h，γ)=R求得的信扰噪比γ即为此时的信扰噪比阈值β。然而，实践证明实际传输中要求的β要比理论计算值稍高[5-6]，高出的经验值约为1 dB。设η为调制的频谱利用率，单位为符号每秒每赫兹(S/s·Hz)，OFDM的调制效率可由归一化功率谱密度的数值积分获得。为了体现调制指数h对η的制约，后文用η(h)代表调制频谱利用率。若再考虑速率为R的信道编码，则频谱效率可由每秒每赫兹所传输的信息比特数Rη(h)表示，网络平均传输速率或吞度量T可表示为： 大功率电感厂家 |大电流电感工厂
