[发明专利]混合媒质通信系统中断概率计算模型及自适应中继方法

权利要求书

1.一种基于放大转发AF中继协议的混合媒质通信系统中断概率计算模型，所述基于AF中继协议的混合媒质通信系统，包括终端S、D和中继R三个节点、两个时隙，且为单向中继系统；可移动接入的终端S和节点R之间进行无线通信，节点R和D之间进行无线和电力线并行通信，中继R具有电力线和无线双通信接口，采用Nakagami-LogN混合衰落，且采用最大比合并；其特征在于，所述混合媒质通信系统中断概率计算模型为：

式(1)中，p₀表示电力线信道中只存在背景噪声的瞬时噪声概率，p₁表示电力线信道中同时存在背景噪声和脉冲噪声时的瞬时噪声概率，γ_th为中断概率的门限值；E(C，N，Q)为整体截断误差，其中，C＝10ln10，N和Q为设定的常数；q和n均为正整数，当n＝1时，β₁＝2，当n≠1时，β_n＝1；i表示虚数单位，R(·)表示实部；表示电力线信道中只存在背景噪声时系统总输出信噪比的矩生成函数MGF，表示电力线信道中同时存在背景噪声和脉冲噪声时系统总输出信噪比的MGF；系统总输出信噪比γ^AF为无线和电力线两条并行中继链路信噪比之和；

γ^AF的MGF表达式通过式(2)至(4)计算：

式(2)至(4)中，表示无线和无线AF中继通信输出信噪比的矩生成函数MGF，θ_t表示二维LogN分布中每一维的LogN变量占据的权重，表示其中每一维LogN变量的分布参数；表示无线和电力线AF中继通信输出信噪比的MGF，p₀表示只存在背景噪声时的瞬时噪声概率，p₁表示电力线信道同时存在背景噪声和脉冲噪声时的瞬时噪声概率；ρ_jz表示在不同瞬时噪声概率下每一维的LogN变量占据的权重，表示其中每一维LogN变量的分布参数。

2.根据权利要求1所述的中断概率计算模型，其特征在于，所述基于AF中继协议的混合媒质通信系统中两个时隙的输出信噪比计算过程为：

第一时隙，中继R接收到的无线信号为：

中继R对接收到的信号y_WR进行处理，获得中继信号X_R；

第二时隙，中继R将中继信号X_R分别以功率P_R1和P_R2通过无线和电力线并行信道转发给目的节点D，终端D接收到的无线和电力线信号分别为：

式(5)和(6)中，n_WR和n_WD表示无线信道中的加性高斯白噪声，满足正态分布N(0，N_WI)，；H_WI，I∈{R，D}表示两个时隙无线信道的衰落系数，满足Nakagami分布，即：

式(8)中，m_I为Nakagami分布参数，m_I≥0.5；Γ(x)为伽玛函数；Ω_I＝E(|H_WI|²)，表示衰落幅度的均值，令Ω_I＝1；

H_WI服从Nakagami分布，|H_WI|²满足Gamma分布G(α_I，β_I)，概率密度函数PDF具有以下形式：

式(9)中，α_I、β_I与Nakagami分布参数的关系满足α_I＝m_I，β_I＝Ω_I/m_I；

在式(7)中，n_PlD表示电力线信道中的双项伯努利-高斯噪声，电力线信道衰落系数H_PlD满足对数正态分布(LogN)：

式(10)中，μ_PlD和σ_PlD分别为lnH_PlD的均值和均方差；令则有

电力线信道的加性噪声由背景噪声和脉冲噪声两部分组成，其PDF具有以下形式：

f(n_PlD)＝(1-p)N(0，N_G)+pN(0，N_G+N_I) (11)

式(11)中，N(0，N_G)和N(0，N_G+N_I)分别表示正态分布，p为脉冲噪声出现的概率，N_G和N_I分别表示背景噪声和脉冲噪声的功率，当瞬时噪声概率p₀＝1-p时，只存在背景噪声，当p₁＝p时，背景噪声和脉冲噪声同时出现；电力线信道的平均总噪声功率为N_Pl＝N_G+pN_I；令K＝N_I/N_G，表示脉冲噪声功率和背景噪声功率之比；

由式(5)、(6)和(7)，在第一时隙和第二时隙无线支路的输出信噪比SNR为：

γ_WI＝|H_WI|²Δ_WI (12)

令Δ_WR＝P_S/N_WR和Δ_WD＝P_R1/N_WD分别表示两个时隙无线信道的平均信噪比，根据Gamma函数的性质，当平均信噪比Δ_WI为常数时，无线支路SR和RD的输出SNR满足|H_WI|²Δ_WI～G(m_I，Δ_WIΩ_I/m_I)；

γ_PlD0表示电力线信道中只存在背景噪声时的输出信噪比，γ_PlD1表示电力线信道中同时存在背景噪声和脉冲噪声时的输出信噪比，则电力线支路RD的输出SNR为：

式(13)中，Δ_Pl0＝P_R2/N_G表示电力线信道只存在背景噪声时的平均信噪比，Δ_Pl1＝Δ_Pl0/(1+K)表示电力线信道同时存在背景噪声和脉冲噪声时的平均信噪比；根据LogN分布的性质，当Δ_Pl0和Δ_Pl1分别为常数时，γ_PlD0和γ_PlD1也满足LogN分布，因此电力线支路的输出信噪比满足：