[发明专利]多维对数正态近似的无线和电力线中继通信性能计算方法

说明书

本发明提供了一种多维对数正态近似的无线和电力线中继通信性能计算方法。该方法包括：在包含发送终端S、中继节点R和目的终端D的单向中继系统中，发送终端S和中继节点R之间的第一支路采用无线通信，中继节点R和目的终端D之间的第二支路采用电力线通信；利用多维LogN近似算法将无线信道衰落系数的平方近似为多维LogN分布，将混合衰落下的系统性能分析问题转化为LogN‑LogN同分布下的LogN变量和近似计算问题，进而推导出在混合衰落和脉冲噪声条件下系统总信噪比的概率密度函数(Probability density function，PDF)参数。本发明的无线和电力线双媒质中继通信技术可以整合优势通信能力和资源，提高系统的整体性能，在智能电网和物联网中具有广阔的发展前景。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种多维对数正态近似的无线和电力线中继通信性能计算方法。

背景技术

电力线通信(power line communication，PLC)和无线通信技术是配电网通信的重要组成部分，在智能用电和家居物联网等领域具有广泛的应用前景。在实际应用中除了速率与可靠性等基本要求外，电力线通信技术发展还需要结合现状考虑建设成本、兼容性和复杂度等因素。例如家居物联网通常需要关注通信的移动性、能耗、灵活性和成本等问题。

电力线通信可利用建筑中已有的电力线网络，不需要部署新的线路，建设成本较低，且信号传输不易受到建筑等环境的影响。但是电力线通信模块需要固定在插座上面，无法实现移动接入；且电力线信道容易受到线路阻抗、衰落和脉冲噪声等影响，远距离通信能力有待提高。另一方面，虽然无线通信方式接入灵活、组网简单，但是无线高频信号易受到门窗与墙壁等阻碍物的遮挡，信号衰落较大。无线和PLC各具特点，因此利用电力线和无线的双媒质协作通信技术可以优势互补，节约建设成本，提升系统的整体性能。

为了提高PLC的性能，实现长距离可靠通信，国内外研究关注基于协作中继的PLC技术，包括基于译码前传(decode-and-forward,DF)、放大前传(amplify-and-forward,AF)和分集合并等的物理层协作技术。目前，人们已经认可了协作通信在扩展覆盖和提高性能方面的优势。基于多跳中继、双媒质并行通信和混合中继的PLC技术是重要研究内容。Cheng等分别采用多径模型和传输线理论模型，研究功率带宽受限条件下基于AF协议的PLC系统的容量限和最优功率分配问题。其电力线模型采用的是基于实测数据的多径模型。最新的研究热点将电力线信道衰落建模成多维对数正态(Lognormal,LogN)模型。Anlit等人分析了单纯电力线通信在采用AF中继和DF中继时的系统性能，其中将PLC的乘性衰落系数建模成LogN模型。上述论文研究了中继技术在PLC中的应用，并未涉及与无线通信的协作。