新型室内异构通信系统研究

作     者：言小琴 

作者单位：湖南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨亮

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0803[工学-光学工程] 

主      题：室内通信 可见光通信 电力线通信 射频通信 可重构智能表面 中断概率 平均误码率 平均信道容量 

摘      要：随着人们对室内通信质量和覆盖范围的要求增高,越来越多的室内通信方式应运而生,如可见光通信和电力线通信。可见光通信和电力线通信都是利用现有的基础设施进行数据传输,具有易于实现、成本低、安全性高和频谱免费等优点。但是像可见光通信和电力线通信这种单一模式的通信系统存在传播损耗大、覆盖范围窄的问题。针对此问题,本文研究了两种不同的异构通信网络,即基于可重构智能表面的混和双跳可见光/射频通信系统以及混合双跳电力线/射频通信系统,这两种异构方案的两段链路都工作在不同的频段,可以避免各系统之间的干扰,且都能在一定程度上扩大传播距离。本文主要研究内容如下:(1)提出一种用于室内场景的可重构智能表面辅助下的混合双跳可见光/射频通信系统,该系统第一条链路是可见光通信链路,可重构智能表面用来辅助射频链路。更具体地说,中继上的光电检测器首先将光信号转换电信号,再使用解码转发或放大转发中继协议将电磁信号转发到可重构智能表面,可重构智能表面则改变入射波的电磁响应和方向,在中继和目的端之间构建虚拟的视距链路,使得目的端和信号端之间得以连接,以此扩大传统可见光/射频通信系统的覆盖范围,并通过增加可重构智能表面上反射面的个数来增强接收端的接收信号质量。基于上述系统,本文推导出不同中继协议下系统中断概率的闭合表达式和解码转发中继协议下的平均误码率的精确表达式,为了得出更多有意义的结论,本文还提供中断概率的渐近分析表达式;仿真结果验证了上述的分析结果。(2)对混合双跳电力线/射频通信系统进行研究,在本文中该系统的电力线链路和射频链路通过解码转发或放大转发中继进行连接,其中,假设电力线信道受到加性背景噪声和泊松-高斯脉冲噪声的影响,并伴随着对数正态衰落,射频链路的信道假设为广义莱斯衰落,是一种更为广义的信道模型。在此基础上,推导出系统的分集度、中断概率、平均误码率和平均信道容量的精确表达式;还对中断概率和平均误码率进行渐近分析,给出平均信道容量的上界表达式;最后,提供数值结果以分析脉冲噪声和广义莱斯因子等系统参数对整体性能的影响。