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