电力线和无线双媒质协作系统性能分析与资源优化分配

发布时间：2020-06-04 09:01

【摘要】：电力线通信(Power Line Communication,PLC)和无线通信在智能电网等领域中具有广泛的应用前景。PLC可以依靠已存的电力线基础设施来传输信息,然而受发射功率、带宽、信道高衰减和干扰等方面的限制,要实现长距离、高可靠的PLC具有一定的挑战。而无线通信具有无线接入方式灵活和组网简单等特点。无线通信和PLC各具特点,联合电力线和无线的双媒质协作通信技术,可以整合资源优化互补,节约建设成本,提升系统的整体性能。针对通用无线接入和电力线中继传输的混合通信场景,论文主要研究了电力线和无线双媒质协作通信中基于不同分布混合衰落和脉冲噪声的系统理论性能计算和功率优化分配问题。协作通信主要采用译码转发(Decode and Forward,DF)和放大转发(Amplify and Forward,AF)协议。论文采用通用的Nakagami无线衰落和对数正态(Lognormal,LogN)电力线衰落的混合衰落模型,综合应用基于矩生成函数(Moment Generating Function,MGF)方程组的Gamma分布-LogN分布近似转化、LogN变量和近似等方法,推导了系统采用译码转发DF协议和选择式合并之后的中断概率和误码率理论公式。针对MGF方程组,提出了适用于瞬时信噪比概率密度近似转化的关键参数确定方法;利用理论性能公式分析了混合信道衰落因子、多维脉冲噪声参数和功率分配影响系统性能的规律,并利用黄金分割等数值算法确定最佳功率分配因子。最后采用蒙特卡洛仿真,验证了理论分析的有效性与可靠性。由于LogN变量和近似法需进行多次近似计算,近似结果的精度可进一步提高。因此,为了解决LogN变量和近似法的缺陷,论文针对基于放大转发AF中继协议的双媒质协作通信系统,提出了一种基于矩生成函数MGF方程组的LogN分布参数联合计算方法;基于系统总输出信噪比的MGF,推导了系统中断概率和误码率等理论性能。将上述基于MGF方程组的近似参数计算方法扩展到多维LogN分布近似,论文进一步提出了一种基于二维LogN分布近似的系统性能分析算法。利用所提出的系统性能分析算法,论文对系统功率资源进行了优化分配。最后,通过仿真验证了AF协议下两种算法及其理论性能公式的有效性与可靠性,并分析了混合信道衰落和功率分配等影响系统性能的规律。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN913.6;TN92

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