【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及tfdma相干pon、數字信號處理、遺傳算法和功率分配等，具體地，一種基于遺傳算法和數字信號處理的多時隙功率分配方法。
技術介紹
1、隨著互聯網應用的迅速發展，對高速大帶寬的光接入網絡的需求不斷增加。特別是隨著物聯網、高清視頻流和虛擬現實等新興應用的興起，對光接入網容量和性能的要求變得更為迫切。強度調制直接檢測系統由于其低成本和低功耗而被廣泛應用于pon。然而，由于其頻譜效率和靈敏度低，強度調制直接檢測系統無法支持未來200gb/s及以上數據速率的pon。因此，相干pon作為一種很有前途的超高帶寬pon傳輸解決方案越來越受到人們的關注。
2、相干pon除了在頻譜效率和靈敏度方面具有優勢外，在實現時頻分多址(tfdma)方面也具有靈活性，可以支持網絡中更多的onu。在tdfma?pon系統中，不同的子載波和不同的時隙可以分配給不同的onu。此外，在靈活動態的場景中，onu可以根據業務需求具有不同的數據速率，系統會為數據速率較高的onu分配更多的帶寬資源。例如，一個子載波中在兩個時隙可以被發送到同一個onu。在這種速率靈活的tfdma相干pon系統中，系統配置的優化，特別是下行鏈路中的光功率分配，對于確保整體性能至關重要。
3、2023年3月會議“optical?fibercommunication?conference”公開了一種具有時間、頻率和功率分配能力的超100g三維靈活相干pon，并且展示了下行鏈路的性能。在時域和頻域都具有功率分配的數字子載波實現了比傳統tdm和fdm更靈活和自適應的
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種基于遺傳算法和數字信號處理的多時隙功率分配方法，用以解決上述技術問題。
2、為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：一種基于遺傳算法和數字信號處理的多時隙功率分配方法，包括dsp賦能的功率分配和遺傳算法賦能的功率分配優化。
3、優選的，dsp賦能的功率分配部分步驟包括：
4、步驟21：生成數字子載波，在tfdma相干pon系統中，olt利用dsp技術生成一定數量的數字子載波，子載波在頻域上相互獨立，且可以根據系統需求進行靈活配置，通過數字信號處理算法，可以精確地控制每個子載波的頻率、相位和帶寬等參數，以滿足不同的傳輸要求；
5、步驟22：確定功率比例，根據系統設計的要求和網絡條件，確定每個子載波應分配的功率比例，即子載波功率占總發射功率的比例，這些功率比例是基于系統容量、噪聲水平、鏈路損耗因素綜合考慮得出的，所有子載波的功率比例之和為1；
6、步驟22.1：計算生成子載波的總功率，其中n為子載波的數量
7、
8、步驟22.2：通過遺傳算法獲得各子載波的功率分配比例
9、ε＝ga(pi)，i＝1，2，...，n
10、步驟23：進行功率控制，在確定了每個子載波的功率比例后，利用dsp技術對各個子載波進行功率控制，具體通過調整子載波的幅度或增益來實現；
11、步驟3.1：根據功率分配比例，獲得每個子載波的新功率，
12、pi＝p×εi，i＝＝1，2，...，n
13、步驟3.2：將每個子載波功率歸一化后，設置為新的功率；
14、步驟24：子載波合波，將經過功率控制后的各個子載波進行合波，合成的信號將包含所有子載波的信息，并按照優化的功率分配方案進行傳輸
15、
16、優選的，遺傳算法賦能的功率分配優化部分步驟包括：
17、步驟31：初始化，設置進化代數計數器為0，并確定算法運行的最大進化代數，然后，隨機生成包含多個個體的初始群體，在tfdma相干pon功率分配的優化中，個體即為子載波在不同時隙的功率比率，這些個體將作為搜索空間中的初始解集；
18、步驟32：個體評價，過計算群體中每個個體的適應度值來評估它們的優劣程度，適應度函數根據問題的不同而有所差異，用于指導算法的搜索方向，在tfdma相干pon功率分配的優化中，適應度函數根據不同時隙均方根誤差的平均值來計算；
19、步驟33：終止條件判斷，當最優個體的適應度達到給定的閾值，或者最優個體的適應度和群體適應度不再上升時，或者迭代次數達到預設的代數時，算法終止，輸出優化結果，優化結果是該優化目標下最優的tfdma相干pon子載波在不同時隙的功率分配比率；
20、步驟34：個體更新，對群體中的個體進行選擇、交叉和變異運算，生成新的個體，并重復步驟32和步驟33，直到達到終止條件，輸出優化結果，交叉是把兩個父代個體的部分結構加以替換重組而生新個體，交叉使得遺傳算法的搜索能力得以飛躍提高。
21、優選的，步驟34中，選擇是選擇優勝的個體，淘汰劣質的個體，選擇的目的是把優化的個體(或解)直接遺傳到下一代或通過配對交叉產生新的個體再遺傳到下一代，變異是對群體中的個體的某些基因作變動，變異的引入讓遺傳算法具有了隨機搜索能力，同時讓遺傳算法維持群體多樣性。
22、優選的，dsp賦能的功率分配，利用數字子載波調制技術，生成頻域上獨立的子載波，在單獨調控每個子載波的功率后進行合波。
23、優選的，遺傳算法賦能的功率分配優化，利用遺傳算法來優化tfdma相干pon系統多子載波多時隙的功率分配，在復雜的環境中能夠迅速收斂。
24、優選的，利用數字信號處理對子載波進行獨立的功率控制，實現靈活和智能的功率分配，同時利用遺傳算法來優化tfdma相干pon系統多子載波多時隙的功率分配，提高tfdma相干pon系統的性能。
25、與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：
26、與傳統功率分配方法相比，基于遺傳算法和數字信號處理的tfdma相干pon的多時隙功率分配方法采用了靈活智能的分配方法，充分考慮各子載波鏈路的容量、噪聲、損耗等因素，將各種因素添加到遺傳算法的限制條件和適應度函數的表達中，采用遺傳算法對功率分配比例進行啟發式搜索，通過算法得到系統所需要的功率分配比例并在相關數字信號處理中修改，遺傳算法模擬自然選擇和遺傳機制，在解空間中并行搜索多個可能的最優解，從而大大提高了找到全局最優解的概率。
27、其次，傳統的功率分配方法的實現邏輯與本技術相比也有顯著不同，傳統功率分配方法是通過給性能好的鏈路分配更多的功率，提高系統的整體性能，代價是犧牲性能差的鏈路。而該專利提出的方法是均衡各鏈路之間的性能，將性能過剩鏈路的功率分配給性能差的鏈路，改善系統傳輸的短板，最終提高系統的整體性能，并改善了功率分配的功能性。
28、另外，本方法的適應性強，傳本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于遺傳算法和數字信號處理的多時隙功率分配方法，其特征在于：包括DSP賦能的功率分配和遺傳算法賦能的功率分配優化。
2.根據權利要求1所述的一種基于遺傳算法和數字信號處理的多時隙功率分配方法，其特征在于：所述DSP賦能的功率分配部分步驟包括：
3.根據權利要求1所述的一種基于遺傳算法和數字信號處理的多時隙功率分配方法，其特征在于：所述遺傳算法賦能的功率分配優化部分步驟包括：
4.根據權利要求3所述的一種基于遺傳算法和數字信號處理的多時隙功率分配方法，其特征在于：
5.根據權利要求1所述的一種基于遺傳算法和數字信號處理的多時隙功率分配方法，其特征在于：DSP賦能的功率分配，利用數字子載波調制技術，生成頻域上獨立的子載波，在單獨調控每個子載波的功率后進行合波。
6.根據權利要求1所述的一種基于遺傳算法和數字信號處理的多時隙功率分配方法，其特征在于：遺傳算法賦能的功率分配優化，利用遺傳算法來優化TFDMA相干PON系統多子載波多時隙的功率分配，在復雜的環境中能夠迅速收斂。
7.根據權利要求1所述的一種基于遺
...【技術特征摘要】
1.一種基于遺傳算法和數字信號處理的多時隙功率分配方法，其特征在于：包括dsp賦能的功率分配和遺傳算法賦能的功率分配優化。
2.根據權利要求1所述的一種基于遺傳算法和數字信號處理的多時隙功率分配方法，其特征在于：所述dsp賦能的功率分配部分步驟包括：
3.根據權利要求1所述的一種基于遺傳算法和數字信號處理的多時隙功率分配方法，其特征在于：所述遺傳算法賦能的功率分配優化部分步驟包括：
4.根據權利要求3所述的一種基于遺傳算法和數字信號處理的多時隙功率分配方法，其特征在于：
5.根據權利要求1所述的一種基于遺傳算法和數字信號處理的多時隙功率分配方法，其特征在于：d...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳婉珂，楊帆，王若丁，秦楓，徐夢潔，胡梓民，王潮兒，李煥，王瑾，柳東辰，
申請(專利權)人：國網浙江省電力有限公司信息通信分公司，
類型：發明
國別省市：
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