一种基于综合统计PLC信道的非二进制卷积turbo编码的MIMOOFDM-PLC系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于综合统计PLC信道的非二进制卷积turbo编码的MIMO OFDM

【技术实现步骤摘要】
一种基于综合统计PLC信道的非二进制卷积turbo编码的MIMO OFDM
‑
PLC系统


[0001]本专利技术涉及电力线通信
，尤其是一种基于综合统计PLC信道的非二进制卷积turbo编码的MIMO OFDM
‑
PLC系统。

技术介绍

[0002]对高数据速率通信网络的需求日益增长，多输入多输出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)系统在覆盖范围、可靠性和容量方面表现出了出色的性能。但是，对电力线通信信道上的MIMO进行研究的论文很少。由于电力线网络不是为通信目的而设计的，由于电磁干扰，通过这些电缆传输的数据很容易受到脉冲噪声的影响。然而，众所周知，在如此恶劣的环境中，利用信道编码可以提高整体通信误码率(Bit Error Rate，BER)性能。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种基于综合统计PLC信道的非二进制卷积turbo编码的MIMO OFDM
‑
PLC系统，在合成统计MIMO电力线信道上对非二进制卷积码和turbo码进行了评估，以提高电力线通信的误码率性能。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于综合统计PLC信道的非二进制卷积turbo编码的MIMO OFDM
‑
PLC系统，包括：发射机、接收机和米德尔顿A类噪声信道，采用Max
‑
Log
‑
MAP算法对脉冲米德尔顿A类噪声信道上的非二进制turbo码进行解码。
[0005]优选的，发射机中，输入符号通过一个β2β/1非二进制卷积编码器encoder1，其中β是GF(4)中的原始元素，输出形式为c1c2，其中c1是输入符号，c2是奇偶校验符号；同时，交错输入通过另一个β2β/1非二进制卷积编码器encoder2产生第二方校验符号c3，将三个输出混合在一起以获得c1c2c3序列的码字，该码字将被交叉，然后使用正交振幅调制映射到基带符号；接下来，将复杂基带符号划分为N
t
个向量，并对每个向量进行离散傅里叶反变换，最后，N
t
个向量将通过PN和/或PE导体传输。
[0006]优选的，对每个向量进行离散傅里叶反变换如下：
[0007][0008]其中X
n
为映射后的数据，K为子载波数，T
z
为有效符号间隔。
[0009]优选的，接收机中，接收到的信号y表示为：
[0010]y＝H(x)+n
[0011]其中H为MIMO PLC信道矩阵，x为映射的传输符号，n为MiddletonA类噪声；
[0012]接收到的信号经过非线性预处理以减轻脉冲噪声的影响；那么，消隐后的接收信号估计为
[0013][0014]其中T
B
为消隐阈值，如果剪切已应用于接收信号，则输出表示为
[0015][0016]其中T
C
为裁剪阈值；
[0017]其次，从每个接收信号中去除循环前缀CP，并通过快速傅里叶变换执行OFDM解调，采用最小均方MMSE均衡器对PLC MIMO信道进行估计，输出表示为
[0018]v
i
＝W
iH
Y
i
[0019]其中W是MMSE检测器滤波向量，表达式为
[0020][0021]这里h
i
是H的第i列，I是N
t
×
N
t
的单位矩阵，σ
z
是Middleton A类噪声的方差，近似为
[0022][0023]接收到的符号在进入非二进制tubro译码器之前将进行并行到串联的转换和去交错，最后，有各种最优和次优算法用于解码二进制turbo码。
[0024]优选的，采用Max
‑
Log
‑
MAP算法对脉冲米德尔顿A类噪声信道上的非二进制turbo码进行解码，Max
‑
Log
‑
MAP算法通过估计对应于n个输入中的一个的每个网格边的概率来查找每个输入符号的最大概率，在t
‑
1时刻，状态从状态s0转换到状态s1的概率为
[0025][0026]其中v
t
，分别是时刻t接收到的符号，时刻t之前接收到的符号，时刻t之后接收到的符号；如果取其对数，得到
[0027][0028]其中γ
t
是s0和s1之间的概率转移度量，α
t
是正向递归，β
t
是反向递归；
[0029]在Max
‑
Log
‑
MAP算法中，α
t
和β
t
表示为
[0030][0031][0032]PLC信道表现出严重的脉冲干扰，然而，OFDM在FFT过程中将噪声扩散到所有子载波上，因此，OFDM解调后的噪声认为是高斯分布，但方差不同，信道对数似然比LLR表示为
[0033][0034]其中L
q
(c)是先验LLR，v是接收序列；对于q∈GF(2
p
)，每个元素q包含p位，v也包含p位，L
q
(v|c＝q)的表达式为
[0035][0036]因此，γ
t
表示为
[0037]γ
t
(s0，s1)＝L
q
(c)+ln P
q
(v|x)
[0038]其中x是调制符号的向量，最终，解码后的消息符号的输出LLR为
[0039][0040]其中s
z
表示c≠0对应的所有状态转换的集合，s0是c＝0对应的所有状态转换的集合。
[0041]优选的，MIMO PLC系统中，所有系统均采用QAM调制。
[0042]优选的，两种卷积码的码率均为1/2，两种turbo码的码率都是1/3。
[0043]优选的，两种turbo码使用的解码器迭代的最大次数是5。
[0044]优选的，(1，7/5)8递归系统卷积码与(β2β/1)非二进制卷积码的数据长度均为2048位。
[0045]本专利技术的有益效果为：所提出的非二元网格编码MIMO PLC
‑
ofdm系统与PLC信道上的二进制网格编码系统相比，实现了显著的编码增益。
附图说明
[0046]图1为本专利技术发射机的结构示意图。
[0047]图2为本专利技术接收机的结构示意图。
[0048]图3为本专利技术采用消隐和裁剪的二进制和非二进制卷积编码的2x3 MIMO PLC
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OFDM系统的误码率性能，Γ＝0.1和A＝0.1时的未编码MIMO PLC
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OFDM，以及AWGN信道上的SISO二进制和非二进制卷积与信噪比(dB)的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于综合统计PLC信道的非二进制卷积turbo编码的MIMO OFDM
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PLC系统，其特征在于，包括：发射机、接收机和米德尔顿A类噪声信道，采用Max
‑
Log
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MAP算法对脉冲米德尔顿A类噪声信道上的非二进制turbo码进行解码。2.如权利要求1所述的基于综合统计PLC信道的非二进制卷积turbo编码的MIMO OFDM
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PLC系统，其特征在于，发射机中，输入符号通过一个β2β/1非二进制卷积编码器encoder1，其中β是GF(4)中的原始元素，输出形式为c1c2，其中c1是输入符号，c2是奇偶校验符号；同时，交错输入通过另一个β2β/1非二进制卷积编码器encoder2产生第二方校验符号c3，将三个输出混合在一起以获得c1c2c3序列的码字，该码字将被交叉，然后使用正交振幅调制映射到基带符号；接下来，将复杂基带符号划分为N
t
个向量，并对每个向量进行离散傅里叶反变换，最后，N
t
个向量将通过PN和/或PE导体传输。3.如权利要求1所述的基于综合统计PLC信道的非二进制卷积turbo编码的MIMO OFDM
‑
PLC系统，其特征在于，对每个向量进行离散傅里叶反变换如下：其中X
n
为映射后的数据，...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹宁，毛明禾，鹿浩，何洋，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
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