窄带电力线通信接收机设计

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窄带电力线通信以其分布广泛,不需重新布线的巨大优势,发展迅速。第一代窄带电力线通信协议主要使用PSK和FSK调制的单载波技术,速率只有几kbps。到第二代时,OFDM技术和差分编码被用在窄带电力线通信系统中来提升系统速率。第三代窄带电力线通信标准化的进程也已经开始,2011年底,ITU-T制定了G.9955物理层通信协议,依旧采用OFDM调制技术,但不再使用差分编码,而IEEE承担的1901.2在本文截稿之时刚刚确认通过,第三代窄带电力线通信的最高速率已达到几百kbps。本文主要以ITU-T G.9955协议为基础,针对其发送端的流程和电力线信道的特性设计接收端的处理模块。在接收端,首先要针对电力线信道的噪声干扰进行抑制窄带干扰和降低突发脉冲的影响;然后进行帧同步和小数同步,随之通过信道估计和SNR估计为后面的解调译码做准备。在接收机设计流程中,本文侧重点在于去噪模块的设计和信道估计、SNR估计采取的算法选型。去噪模块中,我们将干扰统一总结为窄带干扰和突发脉冲。本文对两种干扰的处理方案进行了详细的调研总结和性能评估,得出适合本平台的算法设计。信道估计和SNR估计都是利用前导序列和信道估计符号,基于子载波进行的,每个子载波上的信道衰落和SNR都有区别,所以以子载波为单位进行估计,大大提高了系统解调译码性能。由于电力线信道中受突发脉冲影响较大,所以本文提出一种级联编码的方案来提高系统对抗突发脉冲的能力。根据G.9955的协议规定,信道编码采用RS码+CC卷积码的方式,内码用来纠正少量的突发错误,外码用来纠正少量的随机错误,为了提升对于突发错误的纠正能力,本文提出一种RS短码+交织+CC卷积码的级联方式作为信道编码,仿真结果表明,该方法能有效的提升系统对抗突发脉冲的能力,降低信息传输的误码率。
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