CN104980321A - 一种基于判决反馈的ofdm信道质量估计算法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于判决反馈的OFDM信道质量估计算法，所采用的简化的系统频域模型为，该算法具体步骤如下：1)存储频域均衡后的符号序列根据计算原始比特软判决值，经过比特软判决重组和前向纠错解码获得信息比特序列{b_j}；3)根据恢复的信息比特序列{b_j}重新编码调制，获得估计的发送符号如果前向纠错解码失败，发送符号等于的欧氏判决值；4)计算子载波k的等效高斯白噪声信噪比SNR_K。该发明算法利用了解映射的软判决以及解码的纠错能力去除了噪声和干扰的影响，得到的序列更接近真实正确的序列值。

Description

一种基于判决反馈的OFDM信道质量估计算法

技术领域

本发明涉及一种基于判决反馈的OFDM信道质量估计算法，属于电力线载波通信芯片技术领域。

背景技术

电力线载波通信技术是利用电力线作为媒介进行数据传输的一种通信方式，具有天然的优势。随着国家智能电网的建设，电力线作为一种经济方便的通信媒介受到青睐，然而我国电网环境复杂，诸多接入到电网中的电器带由于自身产生的一些干扰信号使得电力线通信信道上存在多种干扰，并且接入的电器引起负载、阻抗等的变化，使得电力线通信信道产生频率选择性衰落，对电力线通信带来较大的影响，尤其是对宽带电力线通信系统的高速传输极为不利。

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，缩写为OFDM)是当前高速应用中使用较多的调制方法，其优点是将频率选择性信道转变为平坦衰落信道，利用循环前缀克服码间干扰(Inter-Symbol Interference,ISI)的影响，然而电力线信道环境中，多径时延不稳定，利用循环前缀并不能完全消除多径的影响，系统仍然存在频率选择性衰落，并且电网中某些电器引入的干扰也会导致OFDM系统中某些频段上的深衰落，这就需要有有效的手段来进行信道质量的估计，为系统的解码、解调提供有效的信息。同时可以利用OFDM系统的特点，可以针对不同的子载波的信道增益和信道质量分配不同的发送功率和承载比特数，最优化系统传输性能，这就需要精准、实时的信道估计手段和方法，尤其是在电力线通信环境中。

目前多个宽带电力线载波通信协议，包括ITU G.hn，HomePlug AV等，每个物理层数据帧通常由前导OFDM符号，帧头OFDM符号和用户数据OFDM符号等多个OFDM符号构成。信道质量即每个子载波的等效高斯白噪声信噪比，其估计一般有两种方式，基于已知的前导符号，或者基于间歇发送的信道探测帧，即这种帧的用户数据OFDM符号也是由已知数据构造。前导符号出现频率较高，但占整个物理帧长度比率较低，样本点数较少，且不具备实时跟踪整帧信道情况的能力，而信道探测帧包括较多的OFDM符号，但出现频率较低，不能够实时跟踪每一帧信号的信道情况。为了实现电力线载波通信信道质量的连续可靠估计，尤其是在宽带电力线通信环境下，可以利用帧头和普通用户数据帧的前向纠错解码结果来估计信道质量。

发明内容

本发明的目的就是为了解决电力线通信系统中由于负载阻抗的变化以及接入电器的插拔等因素引起的信道时变性无法长期跟踪的问题，提出利用帧控制头和后续有效的载荷数据的译码结果进行再次编码的操作与解调、译码前的信息进行运算，得到数据帧的平均信噪比。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。

一种基于判决反馈的OFDM信道质量估计算法，所采用的简化的系统频域模型为，

$Y_k^n=H_{k,ideal}^n*X_k^n+W_k^n;$

其中，为频域发送符号，为信道传递函数，为频域等效噪声干扰，n为OFDM符号序号，k为子载波序号；该算法具体步骤如下：

1)存储频域均衡后的符号序列

${\hat{X}}_k^n=Y_k^n/H_k^n$

其中第n个OFDM符号，第k个子载波的频域信道估计值；

2)根据计算原始比特软判决值，经过比特软判决重组和前向纠错解码获得信息比特序列{b_j}；

3)根据恢复的信息比特序列{b_j}重新编码调制，获得估计的发送符号如果前向纠错解码失败，发送符号等于的欧氏判决值；

4)计算子载波k的等效高斯白噪声信噪比SNR_K，

${\mathrm{SNR}}_K=\frac{1}{N}{\mathrm{\Σ}}_{n=0}^{N-1}\frac{{\left|{\tilde{X}}_k^n\right|}^2}{{\left|{\tilde{X}}_k^n-{\hat{X}}_k^n\right|}^2},$

其中N为OFDM符号个数。

该发明的有益效果在于：利用FEC迭代解码后的结果经过反馈后与解码前经过均衡的数据进行对比运算，得到各个子载波上信噪比的值。此算法在电力线通信系统中的应用。反馈可以复用发送端的编码模块。由于统计的样本点数增加，并且算法利用了解映射的软判决以及解码的纠错能力去除了噪声和干扰的影响，得到的序列更接近真实正确的序列值，此方法不仅可以在接收端实现，还可以利用这种序列反馈到发送端的编码模块进行编码、映射操作后，再与接收端解映射解码之前的序列进行运算，估计出来的信噪比的值更加精准。

附图说明

图1是本发明实施例中所使用系统原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便更好的理解本发明。

实施例

如图1所示为系统原理框图，本实施例中的基于判决反馈的OFDM信道质量估计算法，所采用的简化的系统频域模型为，

$Y_k^n=H_{k,ideal}^n*X_k^n+W_k^n;$

其中，为频域发送符号，为信道传递函数，为频域等效噪声干扰，n为OFDM符号序号，k为子载波序号；该算法具体步骤如下：

1)存储频域均衡后的符号序列

${\hat{X}}_k^n=Y_k^n/H_k^n$

其中第n个OFDM符号，第k个子载波的频域信道估计值；

2)根据计算原始比特软判决值，经过比特软判决重组和前向纠错解码获得信息比特序列{b_j}；

3)根据恢复的信息比特序列{b_j}重新编码调制，获得估计的发送符号如果前向纠错解码失败，发送符号等于的欧氏判决值；

4)计算子载波k的等效高斯白噪声信噪比SNR_K，

${\mathrm{SNR}}_K=\frac{1}{N}{\mathrm{\Σ}}_{n=0}^{N-1}\frac{{\left|{\tilde{X}}_k^n\right|}^2}{{\left|{\tilde{X}}_k^n-{\hat{X}}_k^n\right|}^2},$

其中N为OFDM符号个数。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种基于判决反馈的OFDM信道质量估计算法，其特征在于：所采用的简化的系统频域模型为，

$Y_k^n=H_{k,ideal}^n*X_k^n+W_k^n$

其中，为频域发送符号，为信道传递函数，为频域等效噪声干扰，n为OFDM符号序号，k为子载波序号；该算法具体步骤如下：

1)存储频域均衡后的符号序列

${\hat{X}}_k^n=Y_k^n/H_k^n$

其中第n个OFDM符号，第k个子载波的频域信道估计值；

2)根据计算原始比特软判决值，经过比特软判决重组和前向纠错解码获得信息比特序列{b_j}；

3)根据恢复的信息比特序列{b_j}重新编码调制，获得估计的发送符号如果前向纠错解码失败，发送符号等于的欧氏判决值；

4)计算子载波k的等效高斯白噪声信噪比SNR_K，

${\mathrm{SNR}}_K=\frac{1}{N}{\mathrm{\Σ}}_{n=0}^{N-1}\frac{{\left|{\tilde{X}}_k^n\right|}^2}{{\left|{\tilde{X}}_k^n-{\hat{X}}_k^n\right|}^2},$

其中N为OFDM符号个数。