[发明专利]基于AF协议的双媒质混合衰落通信系统性能分析方法

说明书

本发明提供了一种基于AF协议的双媒质混合衰落通信系统性能分析方法，属于双媒质协作通信技术领域。包括建立满足Nakagami分布的无线链路信噪比的矩生成函数(Moment Generating Function，MGF)模型；建立满足对数正态分布的电力线链路信噪比的MGF模型；根据上述步骤分别建立的两个MGF模型，确定最大比合并(Maximal Ratio Combining，MRC)下系统总信噪比的MGF模型；根据所述系统总信噪比MGF模型，以确定系统的误码率和中断概率。本发明简化了系统性能计算的复杂度，能够获得系统性能的最佳分布参数，近似计算系统的误码率和中断概率理论表达式。

技术领域

本发明涉及双媒质协作通信系统技术领域，具体涉及一种基于AF协议的双媒质混合衰落通信系统性能分析方法。

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。PLC可依靠已存的电力线基础设施来传输信息；无线通信具有无线接入方式灵活和组网简单等特点，可实现移动接入，但是2.4GHz射频信号易受障碍物影响，信号衰减较大。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，提升系统整体性能。利用双媒质并行通信、最大比合并(Maximal Ratio Combining，MRC)等分集合并和两跳混合中继等技术可以提高双媒质协作通信系统的远距离可靠通信的能力。

最新的研究将电力线信道衰落建模成对数正态分布(Log normal，LogN)模型。无线通信主要采用瑞利和Nakagami等分布。Nakagami模型能够模拟深度衰落和浅衰落，在数学上易于处理，得到广泛应用；瑞利分布本质属于Nakagami特例。

电力线和无线协作中继系统中，针对Nakagami-LogN混合衰落条件的系统性能分析，存在着以下主要问题：通信理论性能不存在闭合表达式、性能计算的复杂度过高、关键技术性能分析过分依赖计算机仿真等。

现有的室内双媒质协作通信系统中的电力线信道采用确定性的复衰落信道系数，将电力线信道建模成对数正态分布(Lognormal，LogN)的衰落模型，采用放大转发(Amplifyand Forward，AF)/译码转发(Decode and Forward，DF) 中继和选择式合并(SelectiveCombine，SC)来提高系统性能。但是上述方法并不适用于室外无线通信等其他衰落(例如Nakagami衰落)的场景，分集合并时没有考虑时域脉冲噪声、系统容量和中断概率等因素对系统性能的影响。针对基于DF中继和SC合并的无线Nakagami衰落和电力线LogN衰落的两跳中继系统，可综合应用基于MGF方程组的Gamma分布-LogN分布近似转化、LogN变量和近似等方法来改善系统性能，但是不如AF协议和MRC合并技术的性能好，并且对信道参数变化更加敏感，为了更好的分析双媒质混合衰落和脉冲噪声等制约系统性能的机理，应用基于AF协议和MRC合并的两跳双媒质协作中继系统的性能，可通过减少近似次数来提高系统性能计算的精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种考虑了无线直达链路的影响的基于AF中继和 MRC合并的双媒质协作中继系统性能计算方法，以解决上述背景技术中存在的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一种基于AF协议的双媒质混合衰落通信系统性能分析方法，所述双媒质协作通信系统包括信号源S、中继节点R和目的节点D；所述信号源S分别与所述中继节点R和所述目的节点D之间进行无线通信，所述中继节点R与所述目的节点D之间进行电力线通信；所述中继节点R采用放大前传AF协议处理接收到的信号，并转发给所述目的节点D；该方法包括如下步骤：

步骤S110：建立满足Nakagami分布的无线链路SR的接收端信噪比倒数的矩生成函数MGF模型；