低压电力线通信中的LDPC编码技术研究

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电力线通信(Power Line Communication, PLC)作为我国智能电网重要的支撑技术得到了越来越多的重视,电力线分布广泛、连接方便、成本低廉,应用到数据通信系统中有着巨大的发展潜力。电力线最初是用来传输50/60Hz电能,并非是用来传输数据的,与无线通信信道相比,电力线噪声干扰强、阻抗变化大、信号衰减剧烈。选择合适的信道编码方案可以有效的增强信号抗干扰能力,降低系统的误码率,提高通信系统的可靠性,因此对电力线通信信道编码方法的研究具有十分重要的意义。LDPC码编码方法是由信息序列与生成矩阵相乘,尽管LDPC校验矩阵非常稀疏,但是生成矩阵并不稀疏,编码复杂度与码长的平方成正比关系,不能够满足处理能力相对较低的低压电力载波通信系统要求。因此系统采用近似下三角矩阵构造编码方法进行编码,以提高生成矩阵的稀疏性,降低编码复杂度,易于电力载波系统硬件实现,满足电力线载波通信系统对编码性能的要求。LDPC码的置信传播(Belief Propagation, BP)译码算法虽然有较好的性能,但有大量的乘法运算,复杂度比较高,不易于实现,虽然最小和译码算法根据近似原理降低了译码复杂度,但码性能也随之降低了。针对电力线信道多径延迟效应和脉冲噪声等问题,用MiddletonA类噪声模型表征电力线脉冲噪声,将OFDM技术应用电力线通信中解决多径等干扰提高频带利用率,建立基于电力线的LDPC-OFDM系统模型。根据最小和置信传播译码算法原理,改进分层和积译码算法,引入修正因子弥补近似算法带来的对数似然比误差,基于脉冲噪声模型改进初始化对数似然比信息,提出了基于修正因子的改进分层最小和译码算法。仿真结果表明,改进的分层译码算法复杂度低于BP译码算法,性能却高于BP译码算法,译码迭代收敛速度快,能够有效降低电力线LDPC-OFDM系统的误码率(BER),提高传输效率。
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