1.一种混合PLC/VLC系统联合用户配对和子载波分配方案,其特征在于:该方案包括以下步骤:
S1:依据PLC和VLC各自的信道模型,并且考虑中继LED对接收的PLC信号进行放大转发,推导出混合PLC/VLC系统信道模型;
S2:对于接入混合PLC/VLC系统的所有用户,计算每个用户的平均信道增益;
S3:对于接入混合PLC/VLC系统的所有用户,使用最优用户配对方案进行用户配对;
S4:对于已经完成配对的用户对,使用改进的遗传算法进行子载波分配;
根据S3的用户配对结果,将配对的用户组成一个NOMA组,一个NOMA组以使用一个子载波,而不同的NOMA组,则使用不同的子载波;
S5:输出混合PLC/VLC系统用户配对和子载波分配方案。
2.如权利要求1所述的一种混合PLC/VLC系统联合用户配对和子载波分配方案,其特征在于:所述S1具体方法为:
S101:输入信号经过PLC信道会受到PLC信道增益和噪声影响,LED充当混合PLC/VLC系统的中继,采用放大转发模式,对于PLC信道中的输出信号放大β倍后再转发给VLC信道;
S102:上述信号充当VLC信道的输入信号,受到VLC信道增益和噪声的影响,传输给每个用户。
3.如权利要求1所述的一种混合PLC/VLC系统联合用户配对和子载波分配方案,其特征在于:所述S2具体方法为:
S201:对于存在NP个子载波,U个用户的混合PLC/VLC系统,会有NP×U个信道增益,用户u在每一个子载波都有一个信道增益,即S202:根据公式 计算用户u的平均信道增益|hu|。
4.如权利要求1所述的一种混合PLC/VLC系统联合用户配对和子载波分配方案,其特征在于:所述S3具体方法为:
S301:按照所有用户的平均信道增益进行降序排列,此时,所有用户U被分成4组,用户信道增益排在前 的用户为第一组,用户信道增益排在 到 的用户为第二组,用户信道增益排在 到 的用户为第三组,用户信道增益排在 到U的用户为第四组;
S302:采用最优用户配对方案使第一组中的用户和第三组中的用户进行配对;同理,使第二组中的用户和第四组中的用户进行配对。
5.如权利要求1所述的一种混合PLC/VLC系统联合用户配对和子载波分配方案,其特征在于:所述S4具体方法为:
S401:提出了基于公平性的适应度函数;
其中,设计个体的适应度函数f(c)为:上式中,Ri为用户i的速率,染色体的构造方法如下:染色体中各基因位表征子载波编号,基因位n的值(i,j)n代表子载波n服务的用户对,i,j∈U,n∈NP,U为用户数目,NP表示子载波集合,一组子载波分配结果共同构成一条染色体S402:采用基于临界值的交叉方式和自适应变异操作;
改进的遗传算法操作包括选择操作、交叉操作、变异操作;选择操作采用轮盘赌选择,轮盘赌选择根据个体的适应度函数值选择个体,在选择操作中个体被选中的概率为:上式中,N为一个种群中的个体数目, 为种群中所有个体的适应度函数值之和,m表示个体,m∈N,f(m)表示个体m的适应度函数;
提出了基于交叉临界值的交叉方式,交叉临界值的公式为:式中,r表示交叉临界值,g表示该种群此时的进化代数,G表示该种群规定的总的进化代数;由上式可知,r是一个 之间的数,并不是固定的,随着当前的进化代数的增长而不断增大,两个个体的相似度定义为:式中,s表示两个个体的相似度,c表示两个个体的最长的共同子串的长度,n表示种群中个体染色体编码的长度;如果需要进行交叉的两个父代个体的相似度s小于当前的交叉临界值r时,则允许这两个父代个体进行交叉操作,如果需要进行交叉的两个父代个体的相似度s大于或等于当前的交叉临界值r时,则不准这两个父代个体进行交叉操作;
本发明采用自适应变异操作,根据种群中染色体最大适应度值和平均适应度值自适应地调整变异概率,自适应变异操作的变异概率计算公式为:上式中,Pmmax为预设的种群最大变异概率,favg为种群中染色体的平均适应度值,fmax为种群中染色体的最大适应度值,f为待变异染色体的适应度值;
S403:判断进化代数是否大于设置的最大值或者连续15代最优个体适应度值不变,不满足的情况下,返回S401和S402继续迭代计算;满足的情况下,迭代结束。