一种面向MIMO-PLC系统的极化编码级联空时编码的编码方法技术方案

本发明专利技术涉及电力线载波通信技术领域，尤其涉及一种面向MIMO

【技术实现步骤摘要】
Conference on Computer and Information Science(ICIS)[C].2022:137
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139)研究了极化码SCL译码算法对PLC系统误码性能的影响，研究表明提出的SCL算法可以提高系统的解码能力，从而提高系统的误码性能。
[0004]空时编码作为典型的MIMO
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PLC系统信道编码，可通过空间分集和空间复用提升MIMO系统可靠性。空间复用是将需要传输的数据分成多路子数据流在不同发送端口上发送，以此增加MIMO系统的传输速率。在MIMO
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PLC传输环境研究方面，文献(林欢,李想.MIMO PLC系统双边雅克比SVD预编码方法[J].电子技术应用,2018,44(9):121
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124)提出的低复杂度的奇异值分解预编码算法，降低了传统预编码算法中求逆运算复杂度，有效改善了系统的误码性能。文献(李明维,张传远,谢士银,等.宽带电力线载波信道编码与分集技术分析[J].电力信息与通信技术,2019,17(3):61
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66)、(曹旺斌,尹成群,谢志远,等.多输入多输出宽带电力线载波通信信道模型研究[J].中国电机工程学报,2017,37(4):1136
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1142)为了克服建立自上而下信道模型需要大量实测数据的问题，结合自上而下与自下而上的建模方法，引入MIMO信道相关性提出一种MIMO
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PLC混合模型，改进了系统性能指标。文献(Zhi Quan,Moises Vidal Ribeiro.A low cost STBC
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OFDM system with improved reliability for power line communications[A].2011 IEEE International Symposium on Power Line Communications and Its Applications[C].Udine,Italy:IEEE,2011:261
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266)针对MIMO
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PLC信道具有频率选择性以及强脉冲噪声的问题，利用循环位移构造OFDM符号使符号分集增加，来对抗脉冲噪声的破坏。文献(曹旺斌,康辉,谢志远,等.MIMO
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PLC直接序列扩频系统编码方法研究[J].中国电机工程学报,2021,41(S1):121
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129)提出一种MIMO
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PLC直接扩频序列系统方案，该方案能够使采用Alamouti编码的空间分集系统误码率有效降低，有效提升系统的抗干扰能力。文献(Aono K,Zheng B,Sawahashi M,等.Performance of FDE Using Partial LDPC Coding with Double Gray Mapping for Single
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Carrier LOS
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MIMO[A].2020 IEEE 91st Vehicular Technology Conference(VTC2020
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Spring)[C].2020:1
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6)在MIMO
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PLC系统中使用低密度奇偶校验(LDPC)编码的频域均衡，仿真表明使用LDPC编码能够提升6.6dB信道增益。
[0005]结合以上现有技术，为了抵抗MIMO
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PLC系统信道中的脉冲干扰，进一步提升系统误码性能，选择了极化码作为信道编码，结合空时编码应用在MIMO
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PLC系统中，我们提出了本专利技术的极化码级联空时编码(Polar code cascaded space
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time coding PC
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STBC)的方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种面向MIMO
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PLC系统的极化编码级联空时编码的编码方法，用于抵抗MIMO
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PLC系统信道中的脉冲干扰，进一步提升系统误码性能。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0008]本专利技术提供一种面向MIMO
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PLC系统的极化编码级联空时编码的编码方法，包括以下步骤：
[0009]S1.通过高斯近似对发送端信息源进行极化编码；
[0010]S2.通过二进制相位键控对所述极化码进行调制，得到调制后的符号；
[0011]S3.将调制后得到的符号通过空时编码器，使得极化编码与空时编码级联，构造出
PC
‑
STBC编码；
[0012]S4.将PC
‑
STBC编码的信息通过发送端发送给接收端，接收端接收到所述PC
‑
STBC编码后进行译码。
[0013]进一步地，所述通过高斯近似对发送端信息源进行极化编码，包括：
[0014]由比特置换矩阵B
N
与核矩阵的n次克罗内克积，得到生成矩阵G
N
，表达如下：
[0015][0016][0017]设为信道的输入向量，经生成矩阵G
N
可得到极化编码极化编码构造关系表达为：
[0018][0019]进一步地，所述通过二进制相位键控对所述极化码进行调制，包括：
[0020]构建因子图，极化码采用BP译码算法，并依赖所述因子图实现；
[0021]所述因子图的构建方法为：对于长度为N＝2
n
的极化码最左侧的2
×
2模块作为第一列，以此类推，最右侧则为第n列，每一列自上而下由N/2个2
×
2模块构成，形成的模块可由(i,j),1≤i≤n,1≤j≤N表示，i,j代表列数和行数；
[0022]所述BP译码算法的运算过程是通过对数似然比进行运算：其中，R
γij,j
表示向右传递的信息，L
γij,j
表示向左传递的信息，向左传播、向右传播合起来称为一次迭代过程，表达式如下：
[0023][0024]f(x,y)＝sign(x)sign(y)min{|x|,|y|}
[0025][0026]式中，mod(a,b)表示a除以b的余数，|x|表示向下取整；
[0027]达到最大迭代次数后，对信源序列和码字序列进行判决，判决公式为：
[0028][0029][0030]进一步地，所述空时编码器的编码方法包括：
[0031]所述空时编码采用Alamouti码，将两个连续信号x1,x2构成复正交矩阵，表达如下：
[0032][0033]式中，x1,x2为第一个周期不同端口发送的两个符号，为第二个周期不同端口发送的两个符号；
[0034]接收端接收到的信号可表示为：
[0035][0036]式中，r本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向MIMO
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PLC系统的极化编码级联空时编码的编码方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.通过高斯近似对发送端信息源进行极化编码；S2.通过二进制相位键控对所述极化码进行调制，得到调制后的符号；S3.将调制后得到的符号通过空时编码器，使得极化编码与空时编码级联，构造出PC
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STBC编码；S4.将PC
‑
STBC编码的信息通过发送端发送给接收端，接收端接收到所述PC
‑
STBC编码后进行译码。2.根据权利要求1所述的一种面向MIMO
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PLC系统的极化编码级联空时编码的编码方法，其特征在于，所述通过高斯近似对发送端信息源进行极化编码，包括：由比特置换矩阵B
N
与核矩阵的n次克罗内克积，得到生成矩阵G
N
，表达如下：，表达如下：设为信道的输入向量，经生成矩阵G
N
可得到极化编码极化编码构造关系表达为：3.根据权利要求1所述的一种面向MIMO
‑
PLC系统的极化编码级联空时编码的编码方法，其特征在于，所述通过二进制相位键控对所述极化码进行调制，包括：构建因子图，极化码采用BP译码算法，并依赖所述因子图实现；所述因子图的构建方法为：对于长度为N＝2
n
的极化码最左侧的2
×
2模块作为第一列，以此类推，最右侧则为第n列，每一列自上而下由N/2个...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹阳，王鑫，彭小峰，邢雯珺，高会翔，李小双，包朝园，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：