一種電力線通信系統(tǒng)中信號干擾噪聲比的盲估計方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電力線通信系統(tǒng)中信號干擾噪聲比的盲估計方法，其通過求取接收信號的周期自相關(guān)函數(shù)，分別分析發(fā)送信號、背景噪聲、脈沖噪聲和接收信號的周期自相關(guān)函數(shù)的能量分布圖，選取合適的時延變量和循環(huán)頻率變量有效的分離信號功率和干擾加噪聲功率，從而估計出信號干擾噪聲比的估計值；優(yōu)點是不需要發(fā)送導(dǎo)頻信息，而是利用發(fā)送信號本身的循環(huán)平穩(wěn)特性，通過分析發(fā)送信號、背景噪聲和脈沖干擾的周期自相關(guān)函數(shù)能量分布，通過選取合適的時延值和頻率值實現(xiàn)信號干擾噪聲比的盲估計，本發(fā)明方法較傳統(tǒng)的發(fā)送導(dǎo)頻方法具有更高的頻譜利用率，同時可以準(zhǔn)確有效地估計出脈沖干擾環(huán)境下的信號干擾噪聲比的估計值，計算復(fù)雜度低，估計精確度高。
【專利說明】 一種電力線通信系統(tǒng)中信號干擾噪聲比的盲估計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電力線通信技術(shù)，尤其是涉及一種電力線通信系統(tǒng)中信號干擾噪聲比的盲估計方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電力線通信(Power Line Communication, PLC)技術(shù)是指利用電力線傳輸數(shù)據(jù)和媒體信號的一種通信方式。與傳統(tǒng)的無線通信相比，電力線通信具有機械強度高、可靠性好等優(yōu)點，同時由于電力線通信不需要線路的基礎(chǔ)建設(shè)投資和日常的維護費用，因此具有較高的經(jīng)濟性。隨著互聯(lián)網(wǎng)在全球范圍的迅速發(fā)展和用戶對新業(yè)務(wù)服務(wù)要求的不斷增加，電力線通信價格低廉、提供寬帶服務(wù)等優(yōu)點將會有巨大的發(fā)展空間，同時，電力線通信也是智能電網(wǎng)、智能家居等熱點建設(shè)性項目的關(guān)鍵技術(shù)。由于電力線最初的設(shè)計是為了傳輸電能，因此如果要將其用于高速信號的傳輸，則存在許多問題有待解決。首先，由于電力線信道傳輸阻抗的不匹配，因此信號在網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點上會發(fā)生反射和折射，造成多徑衰落現(xiàn)象。電力線通信結(jié)合 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交頻分復(fù)用)能夠有效的解決這個問題，OFDM是一種特殊的多載波調(diào)制技術(shù)，該技術(shù)的本質(zhì)思想是將信道分成若干個正交子信道，然后把傳輸速率相對較高的數(shù)據(jù)流分割成多個并行傳輸?shù)膫鬏斔俾瘦^低的子數(shù)據(jù)流，分別調(diào)至不同的正交子信道進行傳送，這樣就能將多徑衰落信道轉(zhuǎn)換成相對平坦的子信道，能夠有效的對抗電力線通信中的多徑衰落。因此，OFDM電力線通信技術(shù)也成為現(xiàn)階段研究的重點。
[0003]電力線通信系統(tǒng)中的噪聲是影響信號傳輸?shù)囊粋€非常重要的因素。由于電力線通信系統(tǒng)中各種負(fù)載的接入，因此會導(dǎo)致噪聲異常豐富，并且呈現(xiàn)出非高斯、非白、非平穩(wěn)的特性。電力線通信系統(tǒng)中的噪聲主要分為兩類，一類是背景噪聲(包括有色背景噪聲、窄帶噪聲)，背景噪聲隨時間緩慢變化，其平均功率較小，但頻譜很寬，并且持續(xù)存在，有可能部分或全部覆蓋信號頻譜；另一類是脈沖噪聲(包括與工頻異步的周期性脈沖噪聲、與工頻同步的周期性脈沖噪聲、隨機脈沖噪聲)，脈沖噪聲的時變性強，當(dāng)出現(xiàn)這些噪聲時，功率譜密度會突然上升，數(shù)據(jù)傳輸會造成很大的誤差。電力線通信系統(tǒng)中的許多問題都要對噪聲進行準(zhǔn)確的分析和建模，目前，有很多關(guān)于電力線通信系統(tǒng)中噪聲建模的研究，背景噪聲的建模手段已經(jīng)比較成熟，背景噪聲可以由高斯白噪聲通過AR模型所得，也可用Nakagam分布函數(shù)來描述背景噪聲的幅度；脈沖噪聲的建模研究比較少，有研究提出一種基于分群的馬爾科夫鏈的脈沖模型，還有用Middleton Class A噪聲模型來描述脈沖噪聲等。
[0004]信號干擾噪聲比(SINR)是通信系統(tǒng)中的一個重要參量，信號干擾噪聲比的準(zhǔn)確估計是OFDM電力線通信系統(tǒng)進行比特加載、功率控制等的主要依據(jù)。傳統(tǒng)的信號干擾噪聲比估計方法是以檢測信號的均值與方差的比值作為信干噪比，雖然這種方法計算復(fù)雜度較低，但是只適用于信道質(zhì)量較好的通信信道，并不適合噪聲復(fù)雜的電力線通信信道。而現(xiàn)階段在電力線通信系統(tǒng)中關(guān)于信號干擾噪聲比的研究很少，因此有必要研究電力線通信系統(tǒng)中的信號干擾噪聲比技術(shù)。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種電力線通信系統(tǒng)中信號干擾噪聲比的盲估計方法，其充分考慮了電力線通信信道中所有噪聲的情況，能夠準(zhǔn)確有效的估計出電力線通信系統(tǒng)中的信號干擾噪聲比，且計算復(fù)雜度低。
[0006]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種電力線通信系統(tǒng)中信號干擾噪聲比的盲估計方法，在電力線通信系統(tǒng)中采用OFDM多載波調(diào)制技術(shù)，并且電力線通信信道采用多徑模型，其特征在于該盲估計方法包括以下步驟:
[0007]①假設(shè)電力線通信信道有h條路徑，則h條路徑的傳遞函數(shù)表示為H(f)，
=，其中，h > L f表示h條路徑的傳輸頻率，I ^ i ^ h, gi
1=1
表示第i條路徑的衰減系數(shù)，e表示自然基數(shù)，j為虛數(shù)表示符號，τ i表示第i條路徑的時延，Cli表示第i條路徑的長度，A(f，d,)表示第i條路徑的衰減因子，A(fJ,) = eia^r^ ,a0和S1均為衰減因子的衰減系數(shù)，fq表示f的q次方；
[0008]同時，確定采用Nakagami模型描述背景噪聲的幅度，并采用Middleton Class A模型描述脈沖噪聲的幅度；
[0009]②在電力線通信系統(tǒng)的發(fā)送端，將發(fā)送端待發(fā)送的OFDM調(diào)制信號記為x(n)，然后根據(jù)周期自相關(guān)函數(shù)的定義，計算x(n)的周期自相關(guān)函數(shù)，記為Rx(k，τ),
美= 諷r)#(*) +錢r + M)￡#) + if(卜Μ)￡,(Α-)—其中，η 為離散時間點，η=1，2，3…，k
P`
表示循環(huán)頻率，τ表示時延變量，σ?表示X(η)的方差，M表示電力線通信系統(tǒng)中的子載波
的總個數(shù)，P表示χ (η)中的OFDM符號的長度，P=M+L, L表示χ (η)中的OFDM符號的循環(huán)前
<% fl I* = 0? I k — Ofl τ = —Mfl x — M
綴的長度，0W = L _ ’ S(k) = \, d'(r + M) = j* δ{τ-Μ) = \?
[O r ^ υ[O k Φκ)[U τ 本—Μ[O t φ M
EM = ,:?.E2GO=E1GOeW' e表示自然基數(shù)，j為虛數(shù)表示符號，SinO
為正弦函數(shù)；
[0010]③在電力線通信系統(tǒng)的接收端，將接收端接收到的信號記為y (η)，v(n) = )g,eM A(j\ d,)) + ^Js~rr(n) + ^S~.v{n),其中，e 表示自然基數(shù)，j 為虛
/-1
數(shù)表示符號，Φ i表示第i條路徑接收到的信號的相位因子，r (η)表示背景噪聲，表示背景噪聲的幅度，ν(η)表示脈沖噪聲，#:表示脈沖噪聲的幅度；然后根據(jù)周期自相關(guān)函數(shù)的定義，計算y (η)的周期自相關(guān)函數(shù)，記為Ry (k，τ )，
H ---j2t'ik-q )
K = Σι (Af\d,)y gfRx{k,r)e p ^ + SrRr (k,r) +S￥Rv(k,r) +
k h η，其中，&表示背景噪聲的功
Σ Σ 火.,，d,-)成M: )& a, (?Λ —產(chǎn) K(k' >—.1;.......j, ~i率，Sv表示脈沖噪聲的功率，Rr (k, τ)表示背景噪聲的周期自相關(guān)函數(shù)，Rv (k, τ)表示脈沖噪聲的周期自相關(guān)函數(shù)，1 ≤I1≤h, 1 ≤i2 ≤h,減/?<)表示第I1條路徑的衰減因子，
【權(quán)利要求】
1.一種電力線通信系統(tǒng)中信號干擾噪聲比的盲估計方法，在電力線通信系統(tǒng)中采用OFDM多載波調(diào)制技術(shù)，并且電力線通信信道采用多徑模型，其特征在于該盲估計方法包括以下步驟: ①假設(shè)電力線通信信道有h條路徑，則h條路徑的傳遞函數(shù)表示為H(f)，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力線通信系統(tǒng)中信號干擾噪聲比的盲估計方法，其特征在于重復(fù)執(zhí)行步驟①~⑦1000次，并根據(jù)各次計算得到的信號干擾噪聲比的估計值的總和計算平均值，然后將該平均值作為最終的信號干擾噪聲比的估計值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種電力線通信系統(tǒng)中信號干擾噪聲比的盲估計方法，其特征在于所述的步 驟①中q的取值范圍為[0.5，I]。
【文檔編號】H04L27/26GK103825848SQ201410020945
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年1月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月17日
【發(fā)明者】李有明, 鄒婷, 雷鵬, 郭濤, 李程程, 季彪 申請人:寧波大學(xué)