一种重复编码系统中的数据分集合并方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种重复编码系统中的数据分集合并方法及系统，属于宽带电力载波通信技术领域。本发明专利技术提供的数据分集合并方法，通过在发送端，数据完成子载波映射后，将在空子载波位置上填充参考信号序列；然后发送到电力线信道中传输；接收端，根据参考信号序列的信号质量判定当前OFDM符号的信道质量；从而确定分集合并的数据块与其权系数，进行分集数据合并，本发明专利技术还提供了与数据分集合并方法相应的数据分集合并系统。本发明专利技术提供的一种重复编码系统中的数据分集合并方法及系统，能够达到改善接收信号抗信道衰落与噪声干扰的目的，充分利用了PLC系统中空余子载波传输资源，提高了接收端的信号解调能力，增加了系统对随机脉冲噪声干扰的抑制作用。

【技术实现步骤摘要】
一种重复编码系统中的数据分集合并方法及系统
本专利技术涉及宽带电力载波通信
，特别涉及一种重复编码系统中的数据分集合并方法及系统。
技术介绍
在通信系统中，有用信息经过信道传输后，由于受到信道的衰减特性与各种噪声干扰的影响，会在接收端得到与原始信号有一定差异的观测信号。那么，怎样合理地处理这些观测数据，从而使最终获取的有用信息误码率尽可能地降低，一直是通信领域中研究的重要方向。因此，为了提高通信系统中信息传递的可靠性，来自于不同研究领域的抗衰落技术被运用在发送端/接收端的信息块处理过程中，例如信道编码、信道交织、分集合并技术、调制技术与OFDM传输等。几十年来，由于宽带电力载波通信(简称：PLC)系统其完善的基础设施，PLC技术不断地向前发展，从远程抄表、家居自动化等低速率窄带通信到互联网、数据多媒体等高速宽带通信的实现；从频移键控(FSK)、相移键控(PSK)等窄带技术到抗干扰能力更强的正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，简称：OFDM)技术等等。到目前为止，已经有许多PLC相关的标准化组织在各自关注的领域开展了标准化工作，例如G3-PLC、IEEEP1901、HomePlugAV、ITU-G.hn等标准系列，这些标准在物理层均采用了OFDM技术，如基本的CP-OFDM、小波OFDM、TDS-OFDM等。一个PLC系统的一般性物理层过程可由图1所示。在PLC系统中，无论是窄带通信还是宽带通信均规定了一定的频率使用范围即有效频带宽度，基于OFDM技术会将有效带宽按照等间隔划分为多个窄带子载波，子载波间隔决定了OFDM符号的时域长度。如图1所示，有用信息经过分集拷贝后将进行串/并变换，将一串高速数据流转换为多路低速并行的子数据流调制(映射)到对应子载波上，而每个子载波上的子数据流比特数目由调制方式决定，可以所有子载波均采用相同的调制方式，也可不同。那么，当子载波间隔、调制方式、总的数据比特确定后，在发送信息时所用频带资源与时域OFDM符号数量就确定了。如图1所示，一帧数据经过信道交织后进入分集拷贝模块，在本模块中有用信息将被拷贝成多个副本，每个副本放在一帧数据中的不同OFDM符号中传输，这就将构成时间分集。并且，为了构成频率分集，同一数据块的多个副本会被映射到不同OFDM符号的不同频率的子载波上，因此PLC系统一般会设置分集的分段长度(简称：BitsPerGroup)与拷贝次数(简称：CopyNum)参数，其中，分段长度(BitsPerGroup)表示将信道交织后的数据按照规则进行比特长度分段，拷贝次数(CopyNum)表示每个分段组的拷贝次数。这样处理后可以进一步提高信息抗干扰的能力。如图1所示，经过拷贝后的数据会进入星座点映射模块，在该模块中频域数据符号将拷贝到有效频带中的各个子载波上。进行符号映射时，不同PLC系统会有不同的子载波映射规范，在实际情况中，有用数据完成映射后，往往会在高频点出现一部分未被使用的有效子载波的情况。那么，完成星座点映射后OFDM符号将会出现图2所示情况。图中，相同阴影块表示相同分段组的拷贝，白色部分为空子载波。如图1所示，一帧信号经过电力线信道会到达接收端，接收信号经过解调后需要进行分集合并。由于数据在发送端经过了时间分集与频率分集，那么接收端所获得的同一数据块的各个拷贝(图2中的相同阴影块)所受到的信道衰减是不同的。那么，就需要进行信道质量的评估，为分集合并正确处理接收信息提供依据，从而保证信息的传递质量。常见的信道质量评估方法，一般都是采用增加系统时频开销的方法，发送某种特定序列，基于如信噪比，误码率等判定准则，来进行当前信道质量的估计。一般信道质量评估模型如图3所示。可以把目前通信系统中常用的信道质量评估分为以下两类：第一类：发送前导或训练序列，在接收端基于信噪比来评估信道质量。此种方式根据采用的调制方式，在接收端估算出信噪比，然后将估计值与检测门限进行比较，通过判决结果来评估信道状态。它的缺点是往往会占用大量的时频资源，增加系统开销，并且在信道时变性较大时，需要周期性地发送训练序列，否则就无法及时跟踪信道变化，得到不准确的评估结果。第二类：发送已知序列，在接收端基于误码率来评估信道质量。此种方式将所接收的观测序列与本地已知序列进行比较，计算出误码率。同样的，可设置一个误码率门限，从而得到信道状态。它的准确度依赖于已知序列所处频带位置所受的干扰程度，以及对观测序列的判决准则。根据以上准则可以得到当前一个OFDM符号内的信道质量进而进行分集合并。目前，分集合并主要有三种方式:选择式合并(SC)、等增益合并(EGC)、最大比值合并(MRC)。在不同情况下，例如分集次数的大小、信道质量的优劣，每种合并方式都各有其优缺点。以下几点为不同情况下它们各自的不足：第一：在分集数量较大时，SC方法性能较差。因为这种合并方式选择信道质量最好(信噪比最大或误码率最小)的一个分集作为输出，忽略了其他大量分集带来增益；第二：在信道质量较差时，不少分集数据块已经受到了严重的信道衰减，将这些分集块采用EGC或MRC方法，反而会降低接受信号的质量；第三：在OFDM系统中的接收端，为了降低峰均比，有时会采用自动增益控制(AGC)技术，那么采用信噪比作为MRC合并的权值是不准确的。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种重复编码系统中的数据分集合并方法及系统，在不额外增加系统开销的情况下，利用参考信号的质量(误码率或信噪比)评估当前信道状态，并优化分集合并技术，最后将所得信道质量将作为分集合并技术在接收端合并信息块的依据，从而确定分集合并的数据块与其权系数，达到改善接收信号抗信道衰落与噪声干扰的目的。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种重复编码系统中的数据分集合并方法，包括以下步骤：S1：发送端，数据完成子载波映射后，将在空子载波位置上填充参考信号序列；S2：发送到电力线信道中传输；S3：接收端，根据参考信号序列的信号质量判定当前OFDM符号的信道质量；S4：进行分集数据合并。进一步，所述S3具体包括以下步骤：S301：接收端提取OFDM符号中的参考信号序列；S302：计算参考信号序列的信号质量；S303：根据参考信号序列的信号质量保留满足要求的OFDM符号，跳转至步骤4。进一步，所述S303具体通过方式实现：将各个OFDM符号中所对应的参考信号序列的信号质量与系统设置的信号质量门限值进行比较，其中参考信号序列的信号质量高于设定门限值的OFDM符号内的分集拷贝采用MRC方法合并，参考信号序列的信号质量低于设定门限值的OFDM符号数据将直接丢弃。进一步，所述S302中参考信号序列的信号质量为参考信号序列的误码率或者参考信号序列的信噪比。进一步，所述分集数据合并采用MRC方法。一种重复编码系统中的数据分集合并系统，包括分集拷贝模块、数据映射模块、解调模块、信道质量评估模块和分集合并模块。进一步，所述数据映射模块为星座点映射模块，每映射完一个符号后，将在有效频带中剩余空子载波中填充参考信号序列。进一步，所述解调模块用于提取OFDM符号中的参考信号序列。进一步，所述信道质量评估模块用于计算参考信号序列的信号质量，根据参考本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种重复编码系统中的数据分集合并方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：发送端，数据完成子载波映射后，将在空子载波位置上填充参考信号序列；S2：发送到电力线信道中传输；S3：接收端，根据参考信号序列的信号质量判定当前OFDM符号的信道质量；S4：进行分集数据合并。

【技术特征摘要】
1.一种重复编码系统中的数据分集合并方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：发送端，数据完成子载波映射后，将在空子载波位置上填充参考信号序列；S2：发送到电力线信道中传输；S3：接收端，根据参考信号序列的信号质量判定当前OFDM符号的信道质量；S4：进行分集数据合并。2.根据权利要求1所述的一种重复编码系统中的数据分集合并方法，其特征在于，所述S3具体包括以下步骤：S301：接收端提取OFDM符号中的参考信号序列；S302：计算参考信号序列的信号质量；S303：根据参考信号序列的信号质量保留满足要求的OFDM符号，跳转至步骤S4。3.根据权利要求2所述的一种重复编码系统中的数据分集合并方法，其特征在于，所述S303具体通过方式实现：将各个OFDM符号中所对应的参考信号序列的信号质量与系统设置的信号质量门限值进行比较，其中参考信号序列的信号质量高于设定门限值的OFDM符号内的分集拷贝采用MRC方法合并，参考信号序列的信号质量低于设定门限值的OFDM符号数据将直接丢弃。4.根据权利要求2所述的一种重复编码系统中的数据分集合并方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：段红光，李玲欣，郑建宏，林毅，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50