一种改进的低压电力线通信系统信道估计算法技术方案

一种改进的低压电力线通信系统信道估计算法。算法遵循以下步骤：通过LS算法得到信道估计的初始值

An Improved Channel Estimation Algorithm for Low Voltage Power Line Communication System

An improved channel estimation algorithm for low-voltage power line communication system. The algorithm follows the following steps: getting the initial value of channel estimation by LS algorithm

【技术实现步骤摘要】
一种改进的低压电力线通信系统信道估计算法
本专利技术涉及通信
，尤其涉及一种改进的低压电力线通信系统信道估计算法。
技术介绍
电力线载波通信(PowerLineCommunication,PLC)是指以电力线传输信号的通信技术,因为利用了原有的电力线系统来通信，所以不用重新布置通信线路，可大大降低通信成本，但是用原本为传输电能而布置的电力线来通信就需要面临恶劣的通信环境。正交频分复用系统(OFDM)是实现宽带电力线通信的一项关键技术，此技术利用了多个相互正交的子载波来传递信息，不仅大大提高了传输速率，而且能有效对抗电力线信道的频率选择性衰落和多径时延，提高了传输质量。为了对抗电力线信道恶劣的信道环境我们采用了OFDM技术，而信道估计对OFDM系统而言至关重要，OFDM系统的信道估计算法可分为以下三类：基于导频的信道估计、盲信道估计和半盲信道估计、基于隐训练序列的信道估计。相比于基于导频符号的信道估计而言，盲信道估计与基于隐训练序列的信道估计方法拥有更高的频谱利用率，但是此方法需要数据序列和导频序列有较高的不相关性而且计算复杂度较高，不易于工程实现。导频辅助的信道估计方法因为其计算复杂度低且信道估计误差小的是目前实际工程中应用最广的一种信道估计方法。传统的导频辅助的信道估计方法是最小平方(LS)估计算法。LS估计算法是一种最简单的信道估计算法，它只需用接收端的导频序列除以已知的发送端的导频序列就可以得到信道的脉冲响应估计值，但是此方法并未考虑到信道中的噪声影响，而低压电力线信道的噪声干扰比较严重，因此LS估计对于低压电线信道而言信道估计的效果较差。因此在LS信道估计算法的基础上又对其作出了相关改进，提出了基于DFT的信道估计算法，提高了算法在噪声干扰严重的环境中的信道估计效果。KangY等人在其发表的论文“EfficientEFT-basedchannelestimationforOFDMsystemsonmultipathchannels[J]”(IETcommunications,2007,1(2):197-202)中提出了利用一种对传统的DFT信道估计算法的改进算法，该算法在假定噪声能量在整个信道之内都是均匀分布的前提下，利用循环前缀外的噪声分量设定一个阈值，利用此阈值对循环前缀内的样本点进行去噪的操作。但是该阈值门限并没有考虑到循环前缀内有用样本点的能量分布，容易出现阈值门限过大的情况，这样就会将循环前缀内的一些有用样本点进行错误滤除。
技术实现思路
本专利技术的目的在于在于针对上述已有DFT信道估计算法的不足，提出了一种可以有效减弱低压电力线中脉冲噪声干扰的基于DFT的信道估计算法。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种改进的低压电力线通信系统信道估计算法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，在接收端对收到的OFDM符号进行LS算法信道估计可以得到信道响应估计值步骤二，对得到的进行N点的IDFT操作，将信道响应值由频域变换到时域，得到其中N为信道子载波的数目；步骤三，对时域信道冲击响应估计值中循环前缀外部分的值设定阈值进行脉冲噪声滤除得到步骤四，当LCP≤n≤N-1时(LCP为循环前缀长度)，全部为噪声样本点，不含有用的信道信息，对时域下进行滤噪处理；步骤五，将去除脉冲噪声后循环前缀外的噪声样本点与循环前缀内的样本点进行平滑处理得到噪声阈值T；步骤六，对循环前缀内的样本点使用阈值T进行噪声滤除。将循环前缀内小于T的样本点直接置零，得到时域的信道估计值hDFT(n),0≤n≤N-1；步骤七，对hDFT(n)进行DFT变换得到频域的信道估计值：进一步的，步骤二中利用LS算法得到的频域信道估计值通过IDFT得到时域信道估计值的过程为：进一步的，步骤三中对循环前缀外脉冲噪声噪声的滤除为：式中M为循环前缀外的中值，λ为设定的脉冲噪声能量与背景噪声能量的比值门限。进一步的，步骤四中对循环前缀外的噪声滤除处理为：将循环前缀外的样本点全部置零，而循环前缀内的样本点不变。进一步的，步骤五中得到的循环前缀内的阈值门限T为：T＝aT1+(1-a)T2其中，a为平滑系数，T1为CP外平均能量，T2为CP内有用样本点的平均能量。T1的表达式如式为：其中集合B为滤除脉冲噪声后循环前缀外的样本点的集合card(B)表示集合B中的元素个数，即经过脉冲噪声分量滤除后循环前缀外样本点的个数。T2的表达式为：综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：本专利技术提出了一种在低压电力线通信系统中的OFDM信道估计算法，对循环前缀外的噪声样本点首先进行了脉冲噪声滤除，然后再根据循环前缀内外的样本点进行平滑处理得到阈值。避免了由于脉冲噪声干扰造成的阈值设定过大从而导致循环前缀内有效样本点丢失的情况，提高了信道估计的准确性与稳定性。附图说明图1是本专利技术信道估计算法的流程图；图2是低压电力线OFDM基带通信系统流程图。具体实施方式下面结合低压电力线OFDM基带通信系统流程图与本专利技术的信道估计算法附图对本专利技术做进一步描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。在发送端，对二进制数据序列进行基带调制，得到频域的基带信号，此处使用的调制方式为QPSK。设定子载波数目为N，经过串并转化得到N路并行信号，循环前缀的长度为LCP，为抵抗电力线信道的频率选择性衰落，导频的插入方式为块状导频，以时间间隔τ且满足奈奎斯特定律插入。本专利技术的具体实施步骤如下：步骤1，利用LS算法得到频域的信道估计初始值其中Yp为在接收机处收到的导频信号，XP为已知的发送的导频信号，WP为导频处的噪声频域分量。步骤2，对得到的频域的信道估计初始值进行IDFT(离散傅立叶反变换)处理，将由频域转换到时域，得到在OFDM通信系统中，为了抵抗信道中多径效应造成的符号间干扰，我们在发送端插入了循环前缀，循环前缀的插入，导致经过傅立叶逆变换后，实际的数据信号的能量主要集中在循环前缀长度以内的样本点上，而在循环前缀之外的样本点上的能量全部为噪声能量。步骤3，由于低压电力线信道中含有各种脉冲噪声，对于循环前缀之外的噪声样本点设置门限进行脉冲噪声滤除。步骤4，对循环前缀外的样本点全部置零，循环前缀内的样本点不变。步骤5，为了对循环前缀内样本点中的噪声进行滤除，对循环前缀内以及去除脉冲噪声的循环前缀外的样本点进行平滑处理，得到阈值门限T。步骤6，使用阈值门限T对循环前缀内的样本点进行噪声滤除，当样本点的能量小于T时则认为该样本点为噪声，进行置零操作，其它的样本点维持不变。得到最终信道估计值的时域表达hDFT(n)。步骤7，将hDFT(n)进行DFT(离散傅立叶变换)处理得到信道估计的频域表达HDFT(k)。以上所述，仅为本专利技术较佳的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，根据本专利技术的技术方案及其专利技术构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改进的低压电力线通信系统信道估计算法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：使用LS算法得到信道估计的初始值

【技术特征摘要】
1.一种改进的低压电力线通信系统信道估计算法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：使用LS算法得到信道估计的初始值步骤二：对进行N点的IDFT变换得到时域的信道估计初始值其中N为信道子载波数目；步骤三：对循环前缀外的样本点设定阈值进行脉冲噪声滤除得到步骤四：当LCP≤n≤N-1时(LCP为循环前缀长度)，全部为噪声样本点，不含有用的信道信息，对时域下进行滤噪处理；步骤五，将去除脉冲噪声后循环前缀外的噪声样本点与循环前缀内的样本点进行平滑处理得到噪声阈值T；步骤六，对循环前缀内的样本点使用阈值T进行噪声滤除。将循环前缀内小于T的样本点直接置零，得到时域的信道估计值hDFT(n),0≤n≤N-1；步骤七，对hDFT(n...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂雪峰，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61