多业务共存下的电力线通信非正交多址接入方法与流程

本发明涉及电力线通信，具体涉及一种多业务共存下的电力线通信非正交多址接入方法。

背景技术：

1、随着第五代移动通信(the 5th generation mobile networks,5g)的快速发展，电力网与通信网相互融合的新型电力系统也加快建设进程，使电力系统对通信技术提出了超高速、大规模接入、低数据传输时延和高可靠性的需求。5g无线通信技术支持三种不同的业务类型：增强型移动宽带(embb)、大规模机器类通信(mmtc)和超可靠低时延通信(urllc)。其中，embb业务在电力系统中应用于智能巡检、视频监控等对于传输速率较高的场景，urllc用户应用于电力应急指挥、远程调度等对延迟敏感、对可靠性有超高要求的场景。

2、在embb和urllc业务共存的场景中，embb业务占用较多的频率资源，urllc业务有较高的传输优先级，因此两种业务将会对系统中的资源产生竞争。由于urllc业务的传输数据量小，为其分配专用的频率资源将会导致资源的浪费，因此，需要研究embb业务和urllc业务在同一时频资源复用，并在保证urllc业务的低时延高可靠特性的同时，保证embb用户的服务质量需求。

3、针对以上问题，本发明提出了一种多业务共存下的电力线通信非正交多址接入方法，在保证urllc业务的低时延高可靠特性的同时，以较低的功率开销保证embb用户的服务质量需求，从而完成多业务共存条件下的通信过程。

技术实现思路

1、本发明为解决现有技术中embb业务和urllc业务共存时会发生竞争的技术问题，提供一种多业务共存下的电力线通信非正交多址接入方法，该方法针对多业务共存下的通信场景，其中，将电力线通信和中继技术进行有机结合，室内多个embb用户和urllc用户通过射频无线链路接入中继，不同业务之间在功率域进行复用，采用非正交多址技术共享频谱资源以提高频谱效率；配备多天线的中继采用基于最大比合并波束成形技术增强urllc用户的增益，提高其可靠性；embb用户通过基于阈值判断的自适应功率控制，在保证urllc业务的低时延高可靠特性的同时，以较低的功率开销保证embb用户的服务质量需求；中继采用译码转发协议，通过电力线通信链路，将用户信号传输到目的节点，从而完成多业务共存下的通信过程，从而满足智能电网等领域的多业务共存条件下的通信需求。

2、本发明采用的技术方案：

3、本发明提供了一种多业务共存下的电力线通信非正交多址接入方法，将电力线通信和中继技术进行有机结合，解决传统的电力线通信存在无法实现较远距离通信等问题，并且室内多个embb用户和urllc用户通过射频无线链路接入中继，不同业务之间采用非正交多址技术共享频谱资源以提高频谱效率；配备多天线的中继采用基于最大比合并波束成形技术接收室内用户的信号，并采用译码转发协议，通过电力线通信链路，将用户信号传输到目的节点，从而满足智能电网等领域的多业务共存条件下的通信需求，具体包括以下步骤：

4、步骤1：中继采用基于最大比合并的波束成形技术接收室内用户的信号，室内用户包括多个embb用户和urllc用户，波束最大方向对准urllc用户；

5、步骤2：中继广播可接入信道的阈值，在每个时隙调度一个满足阈值条件的embb用户，采用非正交多址接入技术接入中继；

6、步骤3：embb用户根据自身的服务质量需求，通过基于阈值判断的自适应功率控制算法调整其发射功率；

7、步骤4：中继将解码后的多个用户信号在频率域叠加后传输到目的节点。

8、进一步地，所述步骤1中，

9、中继采用基于最大比合并的波束成形技术接收室内用户的信号，波束最大方向对准urllc用户，波束成形权矢量为其中，h表示urllc用户的信道矢量，hh表示对urllc用户的信道矢量进行共轭转置操作。

10、进一步地，所述步骤2中，

11、所述中继广播的可接入信道的阈值表示为τ＝|whh|2；

12、筛选出满足阈值条件|whgi|2＜τ,i＝1,2,...,m的embb用户，其中，wh表示对波束成形权矢量进行共轭转置操作，gi表示第i个embb用户的信道矢量，m表示embb用户的总个数；

13、在每个时隙调度一个满足阈值条件的embb用户，采用非正交多址接入技术接入中继，urllc用户和embb用户的数据速率分别表示为：

14、

15、ri＝log2(1+pi|whgi|2)

16、其中，r0表示urllc用户的数据速率，p0表示urllc用户的发射功率，σ2表示加性高斯白噪声的功率，ri表示第i个embb用户的数据速率，pi表示第i个embb用户的发射功率。

17、进一步地，所述步骤3中，

18、所述embb用户自身的服务质量需求表示为：

19、

20、其中，表示第i个embb用户的目标数据速率。

21、进一步地，所述步骤3中，

22、embb用户根据自身的服务质量需求，通过基于阈值判断的自适应功率控制算法调整其发射功率为：

23、

24、其中，pi,max表示第i个embb用户的最大发射功率；

25、若采用最大发射功率发送仍无法满足服务质量需求时，该时隙内不再接入embb用户。

26、进一步地，所述步骤4中，

27、中继采用译码转发协议，通过电力线通信链路，将解码后的多个用户信号在频率域叠加后传输到目的节点，从而完成多业务共存的通信过程。

28、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：本发明提出的多业务共存下的电力线通信非正交多址接入方法，将电力线通信和中继技术进行有机结合，解决传统的电力线通信存在无法实现较远距离通信等问题；并且室内多个embb用户和urllc用户通过射频无线链路接入中继，不同业务之间采用非正交多址技术共享频谱资源以提高频谱效率；在保证urllc用户可靠接入的前提下，embb用户通过基于阈值判断的自适应功率控制算法调整发射功率，从而以较低的功率开销满足自身服务质量的需求。

技术特征：

1.一种多业务共存下的电力线通信非正交多址接入方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种多业务共存下的电力线通信非正交多址接入方法，其特征在于，所述步骤1中，

3.根据权利要求2所述的一种多业务共存下的电力线通信非正交多址接入方法，其特征在于，所述步骤2中，

4.根据权利要求3所述的一种多业务共存下的电力线通信非正交多址接入方法，其特征在于，所述步骤3中，

5.根据权利要求4所述的一种多业务共存下的电力线通信非正交多址接入方法，其特征在于，所述步骤3中，

6.根据权利要求5所述的一种多业务共存下的电力线通信非正交多址接入方法，其特征在于，所述步骤4中，

技术总结
本发明涉及电力线通信技术领域，具体涉及一种多业务共存下的电力线通信非正交多址接入方法，首先，中继采用基于最大比合并的波束成形技术接收室内用户的信号，波束最大方向对准URLLC用户；其次，中继广播可接入信道的阈值，每个时隙调度一个满足阈值条件的eMBB用户，采用非正交多址接入技术与URLLC用户共享频谱资源，并且进一步通过基于阈值判断的自适应功率控制算法调整自身发射功率；最后，中继将解码后的多个用户信号在频率域叠加后传输到目的节点。本发明将eMBB业务和URLLC业务在同一时频资源进行复用，在保证URLLC业务的低时延高可靠特性的同时，以较低的功率开销保证eMBB用户的服务质量需求，从而完成多业务共存条件下的通信过程。

技术研发人员：蒋跃宇,戴文骏,王康,蒋冰越,钱瑛,夏凌,杨凯,韩伟,王霄聪
受保护的技术使用者：国网江苏省电力有限公司常州供电分公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12