混合双跳PLC_RF系统中的多用户传输策略及性能评估.pdf
摘要
与单一的电力线通信(PowerLineCommunication,PLC)和射频(Radio-Frequency,RF)
无线通信技术相比,PLC/RF混合通信系统能够综合两者的优势,在智能电网和家居物联网等
领域显示了广阔的应用前景。论文主要针对混合双跳PLC/RF系统中的几个典型场景,提出
了相应的传输策略,并进一步对系统进行性能分析,为实际的系统设计提供了技术支撑。论
文的主要工作如下:
1.针对多用户PLC/RF通信系统,首先提出了一种基于门限判断的机会调度方案,能够在减少
反馈负载的同时获得较好的性能。其次,在PLC链路受背景噪声和脉冲噪声的影响,并将其
信道衰落建模为对数正态(log-normal,LN)分布,而RF链路服从相关莱斯分布的情况下,推
导出系统的中断概率和归一化平均反馈负载的闭合表达式。更进一步还通过推导高信噪比条
件下的系统中断概率近似表达式来获得分集度和阵列增益。最后,计算机仿真验证了理论推
导的正确性以及所提方案的优越性。
2.针对多业务共存场景下采用非正交多址接入(Non-OrthogonalMultipleAccess,NOMA)的
PLC/RF通信系统,首先提出了一种功率分配方案,能够在保证控制用户服务质量(Qualityof
Service,QoS)的条件下,提高数据用户的中断性能。其次,在PLC链路受背景噪声和脉冲噪
声的影响,并将其信道衰落建模为LN分布,而RF链路服从相关莱斯分布的情况下,推导出
数据用户的中断概率和控制用户平均块误码率的闭合表达式。最后,计算机仿真验证了理论
推导的正确性以及所提方案的优越性。
3.针对采用大规模多输入多输出(MultipleInputMultipleOutput,MIMO)的多用户PLC/RF通
信系统,首先,提出了一种半免授权随机接入方案,能够避免因前导碰撞造成对其他用户的
干扰。其次,在PLC链路受背景噪声和脉冲噪声的影响,并将其信道衰落建模为LN分布,
而RF链路建模为瑞利衰落信道的情况下,推导出免授权随机接入和半免授权随机接入方案
下的连接成功概率。最后,计算机仿真验证了理论推导的正确性以及以及不同方案性能的差
异性。
关键词:电力线通信,射频通信,译码转发,波束成形,多用户通信,性能分析
Abstract
ComparedwiththesinglePowerLineCommunication(PLC)andRadio-Frequency(RF)wireless
communicationtechnology,PLC/RFhybridcommunicationsystemcanintegratetheadvantagesof
both,andshowabroadapplicationprospectinsmartgridandhomeInternetofthingsandotherfields.
Thispapermainlyaimsatseveraltypicalscenariosinthehybriddouble-hopPLC/RFsystem,
proposesthecorrespondingtransmissionstrategy,andfurtheranalyzesthesystemperformance,
whichprovidestechnicalsupportfortheactualsystemdesign.Themainworkofthispaperisas
follows:
1.Formulti-userPLC/RFcommunicationsystem,anopportunisticschedulingschemebasedon
thresholdjudgmentisproposed,whichcanreducethefeedbackloadandobtaingoodperformance.
Secondly,underthecircumstancethatthe