一種電力線通信系統(tǒng)中信號(hào)干擾噪聲比的盲估計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種電力線通信系統(tǒng)中信號(hào)干擾噪聲比的盲估計(jì)方法，其通過(guò)求取接收信號(hào)的周期自相關(guān)函數(shù)，分別分析發(fā)送信號(hào)、背景噪聲、脈沖噪聲和接收信號(hào)的周期自相關(guān)函數(shù)的能量分布圖，選取合適的時(shí)延變量和循環(huán)頻率變量有效的分離信號(hào)功率和干擾加噪聲功率，從而估計(jì)出信號(hào)干擾噪聲比的估計(jì)值；優(yōu)點(diǎn)是不需要發(fā)送導(dǎo)頻信息，而是利用發(fā)送信號(hào)本身的循環(huán)平穩(wěn)特性，通過(guò)分析發(fā)送信號(hào)、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(guò)選取合適的時(shí)延值和頻率值實(shí)現(xiàn)信號(hào)干擾噪聲比的盲估計(jì)，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(shí)可以準(zhǔn)確有效地估計(jì)出脈沖干擾環(huán)境下的信號(hào)干擾噪聲比的估計(jì)值，計(jì)算復(fù)雜度低，估計(jì)精確度高。
【專利說(shuō)明】 一種電力線通信系統(tǒng)中信號(hào)干擾噪聲比的盲估計(jì)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(hào)干擾噪聲比的盲估計(jì)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(hào)的一種通信方式。與傳統(tǒng)的無(wú)線通信相比，電力線通信具有機(jī)械強(qiáng)度高、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)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(hù)費(fèi)用，因此具有較高的經(jīng)濟(jì)性。隨著互聯(lián)網(wǎng)在全球范圍的迅速發(fā)展和用戶對(duì)新業(yè)務(wù)服務(wù)要求的不斷增加，電力線通信價(jià)格低廉、提供寬帶服務(wù)等優(yōu)點(diǎn)將會(huì)有巨大的發(fā)展空間，同時(shí)，電力線通信也是智能電網(wǎng)、智能家居等熱點(diǎn)建設(shè)性項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)。由于電力線最初的設(shè)計(jì)是為了傳輸電能，因此如果要將其用于高速信號(hào)的傳輸，則存在許多問(wèn)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(hào)在網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)上會(huì)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(gè)問(wèn)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(gè)正交子信道，然后把傳輸速率相對(duì)較高的數(shù)據(jù)流分割成多個(gè)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(jìn)行傳送，這樣就能將多徑衰落信道轉(zhuǎn)換成相對(duì)平坦的子信道，能夠有效的對(duì)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(diǎn)。
[0003]電力線通信系統(tǒng)中的噪聲是影響信號(hào)傳輸?shù)囊粋€(gè)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(huì)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(shí)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(hào)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(jī)脈沖噪聲)，脈沖噪聲的時(shí)變性強(qiáng)，當(dāng)出現(xiàn)這些噪聲時(shí)，功率譜密度會(huì)突然上升，數(shù)據(jù)傳輸會(huì)造成很大的誤差。電力線通信系統(tǒng)中的許多問(wèn)題都要對(duì)噪聲進(jìn)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(guò)AR模型所得，也可用Nakagam分布函數(shù)來(lái)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(lái)描述脈沖噪聲等。
[0004]信號(hào)干擾噪聲比(SINR)是通信系統(tǒng)中的一個(gè)重要參量，信號(hào)干擾噪聲比的準(zhǔn)確估計(jì)是OFDM電力線通信系統(tǒng)進(jìn)行比特加載、功率控制等的主要依據(jù)。傳統(tǒng)的信號(hào)干擾噪聲比估計(jì)方法是以檢測(cè)信號(hào)的均值與方差的比值作為信干噪比，雖然這種方法計(jì)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(hào)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(hào)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(wèn)題是提供一種電力線通信系統(tǒng)中信號(hào)干擾噪聲比的盲估計(jì)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(jì)出電力線通信系統(tǒng)中的信號(hào)干擾噪聲比，且計(jì)算復(fù)雜度低。
[0006]本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為:一種電力線通信系統(tǒng)中信號(hào)干擾噪聲比的盲估計(jì)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(jì)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(hào)，τ i表示第i條路徑的時(shí)延，Cli表示第i條路徑的長(zhǎng)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(shí)，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(hào)記為x(n)，然后根據(jù)周期自相關(guān)函數(shù)的定義，計(jì)算x(n)的周期自相關(guān)函數(shù)，記為Rx(k，τ),
美= 諷r)#(*) +錢(qián)r + M)￡#) + if(卜Μ)￡,(Α-)—其中，η 為離散時(shí)間點(diǎn)，η=1，2，3…，k
P`
表示循環(huán)頻率，τ表示時(shí)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(gè)數(shù)，P表示χ (η)中的OFDM符號(hào)的長(zhǎng)度，P=M+L, L表示χ (η)中的OFDM符號(hào)的循環(huán)前
<% fl I* = 0? I k — Ofl τ = —Mfl x — M
綴的長(zhǎng)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(hào)，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(hào)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(hào)，Φ i表示第i條路徑接收到的信號(hào)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(jì)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(hào)干擾噪聲比的盲估計(jì)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(jì)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(hào)干擾噪聲比的盲估計(jì)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(jì)算得到的信號(hào)干擾噪聲比的估計(jì)值的總和計(jì)算平均值，然后將該平均值作為最終的信號(hào)干擾噪聲比的估計(jì)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(hào)干擾噪聲比的盲估計(jì)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(hào)】H04L27/26GK103825848SQ201410020945
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)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(qǐng)人:寧波大學(xué)