CN106788946B

CN106788946B - 一种重复编码系统中的数据分集合并方法及系统

Info

Publication number: CN106788946B
Application number: CN201710152603.7A
Authority: CN
Inventors: 段红光; 李玲欣; 郑建宏; 林毅
Original assignee: Chongqing University of Post and Telecommunications
Current assignee: Chongqing University of Post and Telecommunications
Priority date: 2017-03-14
Filing date: 2017-03-14
Publication date: 2020-05-22
Anticipated expiration: 2037-03-14
Also published as: CN106788946A

Abstract

本发明涉及一种重复编码系统中的数据分集合并方法及系统，属于宽带电力载波通信技术领域。本发明提供的数据分集合并方法，通过在发送端，数据完成子载波映射后，将在空子载波位置上填充参考信号序列；然后发送到电力线信道中传输；接收端，根据参考信号序列的信号质量判定当前OFDM符号的信道质量；从而确定分集合并的数据块与其权系数，进行分集数据合并，本发明还提供了与数据分集合并方法相应的数据分集合并系统。本发明提供的一种重复编码系统中的数据分集合并方法及系统，能够达到改善接收信号抗信道衰落与噪声干扰的目的，充分利用了PLC系统中空余子载波传输资源，提高了接收端的信号解调能力，增加了系统对随机脉冲噪声干扰的抑制作用。

Description

一种重复编码系统中的数据分集合并方法及系统

技术领域

本发明涉及宽带电力载波通信技术领域，特别涉及一种重复编码系统中的数据分集合并方法及系统。

背景技术

在通信系统中，有用信息经过信道传输后，由于受到信道的衰减特性与各种噪声干扰的影响，会在接收端得到与原始信号有一定差异的观测信号。那么，怎样合理地处理这些观测数据，从而使最终获取的有用信息误码率尽可能地降低，一直是通信领域中研究的重要方向。因此，为了提高通信系统中信息传递的可靠性，来自于不同研究领域的抗衰落技术被运用在发送端/接收端的信息块处理过程中，例如信道编码、信道交织、分集合并技术、调制技术与OFDM传输等。

几十年来，由于宽带电力载波通信(简称：PLC)系统其完善的基础设施，PLC技术不断地向前发展，从远程抄表、家居自动化等低速率窄带通信到互联网、数据多媒体等高速宽带通信的实现；从频移键控(FSK)、相移键控(PSK)等窄带技术到抗干扰能力更强的正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，简称：OFDM)技术等等。到目前为止，已经有许多PLC相关的标准化组织在各自关注的领域开展了标准化工作，例如G3-PLC、IEEEP1901、HomePlug AV、ITU-G.hn等标准系列，这些标准在物理层均采用了OFDM技术，如基本的CP-OFDM、小波OFDM、TDS-OFDM等。一个PLC系统的一般性物理层过程可由图1所示。

在PLC系统中，无论是窄带通信还是宽带通信均规定了一定的频率使用范围即有效频带宽度，基于OFDM技术会将有效带宽按照等间隔划分为多个窄带子载波，子载波间隔决定了OFDM符号的时域长度。如图1所示，有用信息经过分集拷贝后将进行串/并变换，将一串高速数据流转换为多路低速并行的子数据流调制(映射)到对应子载波上，而每个子载波上的子数据流比特数目由调制方式决定，可以所有子载波均采用相同的调制方式，也可不同。那么，当子载波间隔、调制方式、总的数据比特确定后，在发送信息时所用频带资源与时域OFDM符号数量就确定了。

如图1所示，一帧数据经过信道交织后进入分集拷贝模块，在本模块中有用信息将被拷贝成多个副本，每个副本放在一帧数据中的不同OFDM符号中传输，这就将构成时间分集。并且，为了构成频率分集，同一数据块的多个副本会被映射到不同OFDM符号的不同频率的子载波上，因此PLC系统一般会设置分集的分段长度(简称：BitsPerGroup)与拷贝次数(简称：CopyNum)参数，其中，分段长度(BitsPerGroup)表示将信道交织后的数据按照规则进行比特长度分段，拷贝次数(CopyNum)表示每个分段组的拷贝次数。这样处理后可以进一步提高信息抗干扰的能力。

如图1所示，经过拷贝后的数据会进入星座点映射模块，在该模块中频域数据符号将拷贝到有效频带中的各个子载波上。进行符号映射时，不同PLC系统会有不同的子载波映射规范，在实际情况中，有用数据完成映射后，往往会在高频点出现一部分未被使用的有效子载波的情况。那么，完成星座点映射后OFDM符号将会出现图2所示情况。图中，相同阴影块表示相同分段组的拷贝，白色部分为空子载波。

如图1所示，一帧信号经过电力线信道会到达接收端，接收信号经过解调后需要进行分集合并。由于数据在发送端经过了时间分集与频率分集，那么接收端所获得的同一数据块的各个拷贝(图2中的相同阴影块)所受到的信道衰减是不同的。那么，就需要进行信道质量的评估，为分集合并正确处理接收信息提供依据，从而保证信息的传递质量。

常见的信道质量评估方法，一般都是采用增加系统时频开销的方法，发送某种特定序列，基于如信噪比，误码率等判定准则，来进行当前信道质量的估计。一般信道质量评估模型如图3所示。

可以把目前通信系统中常用的信道质量评估分为以下两类：

第一类：发送前导或训练序列，在接收端基于信噪比来评估信道质量。此种方式根据采用的调制方式，在接收端估算出信噪比，然后将估计值与检测门限进行比较，通过判决结果来评估信道状态。它的缺点是往往会占用大量的时频资源，增加系统开销，并且在信道时变性较大时，需要周期性地发送训练序列，否则就无法及时跟踪信道变化，得到不准确的评估结果。

第二类：发送已知序列，在接收端基于误码率来评估信道质量。此种方式将所接收的观测序列与本地已知序列进行比较，计算出误码率。同样的，可设置一个误码率门限，从而得到信道状态。它的准确度依赖于已知序列所处频带位置所受的干扰程度，以及对观测序列的判决准则。

根据以上准则可以得到当前一个OFDM符号内的信道质量进而进行分集合并。目前，分集合并主要有三种方式:选择式合并(SC)、等增益合并(EGC)、最大比值合并(MRC)。在不同情况下，例如分集次数的大小、信道质量的优劣，每种合并方式都各有其优缺点。以下几点为不同情况下它们各自的不足：

第一：在分集数量较大时，SC方法性能较差。因为这种合并方式选择信道质量最好(信噪比最大或误码率最小)的一个分集作为输出，忽略了其他大量分集带来增益；

第二：在信道质量较差时，不少分集数据块已经受到了严重的信道衰减，将这些分集块采用EGC或MRC方法，反而会降低接受信号的质量；

第三：在OFDM系统中的接收端，为了降低峰均比，有时会采用自动增益控制(AGC)技术，那么采用信噪比作为MRC合并的权值是不准确的。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种重复编码系统中的数据分集合并方法及系统，在不额外增加系统开销的情况下，利用参考信号的质量(误码率或信噪比)评估当前信道状态，并优化分集合并技术，最后将所得信道质量将作为分集合并技术在接收端合并信息块的依据，从而确定分集合并的数据块与其权系数，达到改善接收信号抗信道衰落与噪声干扰的目的。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种重复编码系统中的数据分集合并方法，包括以下步骤：

S1：发送端，数据完成子载波映射后，将在空子载波位置上填充参考信号序列；

S2：发送到电力线信道中传输；

S3：接收端，根据参考信号序列的信号质量判定当前OFDM符号的信道质量；

S4：进行分集数据合并。

进一步，所述S3具体包括以下步骤：

S301：接收端提取OFDM符号中的参考信号序列；

S302：计算参考信号序列的信号质量；

S303：根据参考信号序列的信号质量保留满足要求的OFDM符号，跳转至步骤4。

进一步，所述S303具体通过方式实现：

将各个OFDM符号中所对应的参考信号序列的信号质量与系统设置的信号质量门限值进行比较，其中参考信号序列的信号质量高于设定门限值的OFDM符号内的分集拷贝采用MRC方法合并，参考信号序列的信号质量低于设定门限值的OFDM符号数据将直接丢弃。

进一步，所述S302中参考信号序列的信号质量为参考信号序列的误码率或者参考信号序列的信噪比。

进一步，所述分集数据合并采用MRC方法。

一种重复编码系统中的数据分集合并系统，包括分集拷贝模块、数据映射模块、解调模块、信道质量评估模块和分集合并模块。

进一步，所述数据映射模块为星座点映射模块，每映射完一个符号后，将在有效频带中剩余空子载波中填充参考信号序列。

进一步，所述解调模块用于提取OFDM符号中的参考信号序列。

进一步，所述信道质量评估模块用于计算参考信号序列的信号质量，根据参考信号序列的信号质量保留满足要求的OFDM符号。

进一步，所述参考信号序列的信号质量为参考信号序列的误码率或者参考信号序列的信噪比。

本发明的有益效果在于：本发明提供的一种重复编码系统中的数据分集合并方法及系统，通过发送的参考信号的信号质量评估当前OFDM符号内的信道质量，从而确定分集合并的数据块与其权系数，达到改善接收信号抗信道衰落与噪声干扰的目的，具有以下优点：

第一：联合两种分集合并方法：选择合并(SC)与最大比值合并(MRC)，既保留了信道质量较好的OFDM符号内的分集数据，又能够根据符号之间信道质量优劣的比例差异合并各分集数据块，权衡了两种方法的优点。

第二：充分利用了PLC系统中空余子载波传输资源，在不影响现有PLC系统的传输资源的前提下，提高了信号的分集合并增益，提高了接收端的信号解调能力，增加了系统对随机脉冲噪声干扰的抑制作用。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为PLC系统物理数据处理流程图；

图2为PLC系统中数据块分集映射情况；

图3为信道质量评估模型；

图4为本发明所述的重复编码中的分集合并方法；

图5为PLC系统中基于信道质量评估的分集合并处理流程；

图6为PLC系统的控制帧和载荷数据的链路；

图7为PLC系统中信道质量评估方法的运用流程；

图8为采用频段0，TMI＝0的分集拷贝示意图；

图9为采用频段1，TMI＝1的分集拷贝示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

本发明提供的一种重复编码系统中的数据分集合并方法，如图4所示，根据PLC标准发送端数据经过信号调制后进入分集拷贝模块，该模块会预先设置分集的分段长度(简称：BitsPerGroup)与拷贝次数(简称：CopyNum)参数。对有用信息序列按照BitsPerGroup参数进行分段，每个分段记为G_i，假设共有{G₁,G₂,Λ,G_N}个分段。

然后将每个分段拷贝CopyNum次，每个分段G_i的拷贝记为

有用信息经过分集拷贝后将在星座点映射模块中按照一定规则从OFDM符号的低频子载波开始依次映射到高频子载波。根据调制方式、映射规则、分段长度的不同，所有子载波上承载的比特数目与有用信息序列的总比特数往往不是整数倍的，即一个OFDM符号有效频带内的所有子载波并不一定是全部被填满的，在高频子载波位置处会出现一部分空子载波。

在本发明的PLC系统中，假设在一个OFDM符号的时间内，信道参数是恒定的。那么同一符号时间段内受到的干扰，将分布到有效频带内的每一处子载波上，本方案利用当前符号内的空子载波承载已知参考信号序列，在接收端计算出已知参考信号的信号质量，将该信号质量用于分集合并过程。

在本发明中，分集合并采用SC与MRC方法联合的分集合并方式。数据到达接收端后，根据PLC系统中的子载波映射法则，提取出有用信息与参考信号序列，并输入信道质量评估(CQI)模块中，如图4所示。

在发明中，信道质量评估模块需要预先设置一个信号质量门限值，将当前OFDM符号中参考信号的信号质量与该门限值作比较，用以判定是否需要保留该符号内的分集拷贝块：当参考信号的信号质量大于或等于门限值，记录该参考信号的信号质量，并提取该符号内的所有分集拷贝块；当参考信号的信号质量小于门限值，则认为该符号内信道质量较差，舍弃之。这样就采用了类似SC方法选择出了满足要求的分集拷贝块。

然后，再采用MRC方法，利用各个OFDM符号内的信道质量作为计算拷贝数据

权重系数的依据。最后，在分集合并模块中，将不同符号中的来自同一分段组G_i的拷贝

分别乘上各自的权重再相加，得到合并后的数据块。这里需要注意的是，有可能会出现的情况是，某一个或几个分段组的各拷贝块所在OFDM符号的信道质量均不佳，那么则认为当前电力线信道质量不佳，由于分段组不完整不能够合并出有效信息，需要重新传输数据。

为了更清楚地说明该发明的实现过程，下面给出具体步骤。如图5所示。

第一步：在发送端，数据经过信道编码、信道交织等过程后进入分集拷贝模块。模块根据系统设置的分集参数：分段长度(BitsPerGroup)与拷贝次数(CopyNum)，将数据块分割成一定数量的分段组{G₁,G₂,L,G_N}，并将每个分段组G_i拷贝CopyNum次。如图5步骤1。

第二步：在发送端完成分集拷贝后，数据进入星座点映射模块。首先，根据映射法则，将分段组依次映射到对应子载波上；数据完成子载波映射后，在剩余的空子载波位置上填充参考信号序列；最后，一轮分段组

映射完成后，根据拷贝次数再循环映射CopyNum-1轮，每轮在映射的时候根据子载波映射法则，将分段组进行循环移位，以保证来自同一分段组G_i的不同拷贝

被映射在不同频段上。如图5步骤2。

第三步：在发送端完成星座点映射后，并经过IFFT变换、加CP、数/模变换等过程处理后，发送到电力线信道中传输。在接收端，所接收的观测数据经过FFT变换后，进入解调模块。如图5步骤3。

第四步：在解调模块中，根据系统设置的BitsPerGroup、CopyNum参数与子载波映射规则，提取出一帧数据中所有分段组G_i的每个拷贝

与每个OFDM符号中的参考信号序列。如图5步骤4。

第五步：对第四步中提取的各个OFDM符号中的参考信号序列分别进行信号质量计算，并与系统设置的信号质量门限值进行比较。保留满足要求的OFDM符号内的拷贝数据，并根据参考信号序列的信号质量得到对应拷贝数据块的合并权系数，舍弃不满要求的OFDM符号数据。其中，参考信号序列的信号质量为参考信号序列的误码率或者参考信号序列的信噪比。如图5步骤5。

第六步：将第五步中保留的分段组G_i的各拷贝块

与对应的权系数输入分集合并模块，进行MRC处理。合并各个分段组G_i的各拷贝块，即得到合并后的估计值

如图5步骤6。

第七步：若所得分段组有完整的N个，那么将各分段组的估计值

按照规则合并，进入后续处理模块；否则认为信道质量不佳，需要重新传输数据。如图5步骤6。

本发明还提供了一种重复编码系统中的数据分集合并系统，该系统包括分集拷贝模块、数据映射模块、解调模块、信道质量评估模块和分集合并模块。

在发送端，数据经过信道编码、信道交织等过程后进入分集拷贝模块；完成分集拷贝后，数据进入数据映射模块，数据映射模块可以为星座点映射模块，用于根据映射法则，将分段组依次映射到对应子载波上；然后，在剩余的空子载波位置上填充参考信号序列。

在发送端完成星座点映射后，并经过IFFT变换、加CP、数/模变换等过程处理后，发送到电力线信道中传输。

在接收端，所接收的观测数据经过FFT变换后，进入解调模块。解调模块用于提取OFDM符号中的参考信号序列，将解调数据送入信道质量评估模块；信道质量评估模块用于计算参考信号序列的信号质量，根据参考信号序列的信号质量保留满足要求的OFDM符号，并为保留的符号中的拷贝块计算MRC的权系数。

实施例1

在该PLC系统中，支持两种频段，即频段0与频段1。频段0共有512个子载波，编号从0～511，所支持的可用子载波数最大为411个，编号从80～490，全部使用，没有屏蔽掉中间某个或某几个子载波；频段1所支持的子载波数为131个，编号为100～230，全部使用，没有屏蔽掉中间某个或某几个子载波。如图6所示为一种PLC系统的物理层链路处理过程，在该系统中处理分为了帧控制与载荷数据两部分。其中帧控制部分根据所使用的频段(0或1)在每次传输数据时采用固定的分集拷贝模式，而载荷数据部分的分集拷贝模式则根据当前信道质量是可以变化的，每次传输时其分集拷贝参数将在帧控制中给出。

在该PLC系统中，载荷数据经过信道交织后，将进入分集拷贝模块。系统专门为分集拷贝设置了分集拷贝模式参数表，称作TMI值。其中，分集拷贝模式中包括的参数项有物理块类型(字节数)，分集次数，调试方式，码率，物理块数，每一个TMI值对应一种分集拷贝模式。物理块类型是物理层从高层获得的MAC帧分段，支持PB16、PB72、PB136、PB520等几种字节类型，即图6中载荷数据输入字节数；该系统采用Turbo编码，支持1/2与16/18两种码率，经过信道编码后输出信息比特数目即为分集拷贝所需拷贝的比特；调制方式决定了每个子载波上承载的比特数(BPC)；分集次数(CopyNum)代表了从信道交织输出的信息序列需要被拷贝次数。如下表1，给出了几种TMI值的示例。

表1分集拷贝模式表示例

根据本方案中的要求，在分集拷贝模块中需要完成两项工作，一是将进入模块的信息序列进行分段，即考虑方案中提到的分段长度(BitsPerGroup)；二是将每个分段组G_i按照CopyNum拷贝一定的次数。此外，还需要对每次分集进行循环移位，对每个拷贝块进行块内交织。循环移位是指所有分段组的某一份拷贝

(即某次分集)每完成一轮映射后，需要按照规则进行循环移位以保证每个G_i的各个拷贝被映射到不同的频段，形成频率分集；块内交织是指每个G_i的每个拷贝

在映射到子载波上时要先在拷贝块内进行交织，因此需要一定数目的交织器，系统所设置的交织器数目(InterNum)是一个重要参数。所需交织器数目、拷贝次数、每个分段组所需交织器数目(InterNumPerGroup)的关系如下表2。

此外，分段时还涉及的一些参数如下：DataBitsLen:信道交织输出的数据比特，包括信息和校验比特；ValidCarrierNum:有效子载波数，通信频段(0或1)所支持的子载波数；UsedcarrierNum:分集拷贝实际使用的子载波数目，当UsedcarrierNum不等于ValidCarrierNum时，选取低位编号子载波使用；BPC:每个子载波调制的比特数；TotalGroupNum：总共的分段组数目；PadBitsLastGroup：数据分段完成后，最后一个分段组需要填充的比特数。

下面将以该PLC系统的载荷数据部分的分集拷贝模式为例，详细介绍本方案提出的信道质量评估以及分集数据合并方法的具体运用。

首先，载荷数据部分的物理层分集拷贝过程以频段0、TMI＝0为例,具体步骤如下，流程如图7所示。

步骤1：系统设置通信频段为频段0，发送端设置载荷部分的分集拷贝模式为TMI＝0，并将该TMI值放入帧控制部分。帧控制部分采用QPSK调制，4个OFDM符号。

步骤2：载荷数据依此经过加扰、Turbo编码、信道交织处理，输入分集拷贝模块。根据TMI＝0，支持PB520，数目为1到4个物理块，并以物理块为单位在各模块中进行处理。520Byte×8＝4160bit，经过码率为1/2的Turbo编码后，进入分集拷贝的单个物理块比特数为DataBitsLen＝4160bit×2＝8320bit。

步骤3：在分集拷贝模块中，输入数据以物理块为单位进行分段。根据频段0、TMI＝0与表2，ValidCarrierNum＝411个，CopyNum＝4，BPC＝2bit，InterNum＝8。那么：

协议规定使用低频编号子载波，那么实际使用的子载波编号从80到487号。

这样就可以按照BitsPerGroup将物理块进行分段：

当DataBitsLen与BitsPerGroup无法构成整数倍时，最后一个分段组G需要填充参考信号序列：

PadBitsLastGroup＝BitsPerGroup-mod(DataBitsLen,BitsPerGroup)

＝204-8320％204＝44bit

步骤4：在分集拷贝模块中，将分段完成的物理块以每个分段组G为单位分别拷贝CopyNum＝4次。拷贝完成的一个物理块可以表示为：

步骤5：在分集拷贝模块中，以来自不同分段的拷贝

为单位(称作第K次分集)，进行循环移位，共完成CopyNum轮移位，每轮移位以BitsPerGroup为步长进行。第一轮GroupShiftNum[1]＝0,表示第1次分集

不需要移位；同理，GroupShiftNum[2]＝0，GroupShiftNum[3]＝0，GroupShiftNum[4]＝0。

步骤6：在分集拷贝模块中，对每一次分集，以单个拷贝块

为单位进行交织，每个拷贝块采用InterNumPerGroup个交织器，交织器记为I_k。第一次分集，每个拷贝块采用2个交织器，交织后的结果为

第二次分集，交织后的结果为

第三次分集，交织后的结果为

第四次分集，交织后的结果为

共使用8个交织器，完成交织后，将数据输入星座点映射模块。

步骤7：在星座点映射模块中，将输入数据按照每组分集为单位，依次映射到子载波上。根据步骤3，每个OFDM符号用于传输有用信息的子载波为80到487号，那么每映射完一个符号后，有效频带中剩余488到490号空子载波，BPC＝2bit,这三个空子载波将填充2bit×3＝6bit的参考信号序列；分集拷贝后一个物理块总的比特数目为

(DataBitsLen+PadBitsPerGroup)×CopyNum＝(8320+44)×4＝33456bit，

总共4次分集刚好填满

33456/(BPC×UsedCarriedNum)＝33456/(2×408)＝41个OFDM符号。数据完成星座点映射后的时频传输资源占用情况如图8所示。

步骤8：数据完成星座点映射后，输入后续模块，进行IFFT变换、加CP与加窗等处理后，发射到电力线信道中传输。

步骤9：在接收端，将接收数据经过去CP、FFT变换等物理层过程后，到达解调模块。接收端首先根据频段0中帧控制数据所采用的分集拷贝模式，解析出TMI值，即载荷数据采用的分集拷贝模式。

步骤10：在解调模块中，根据频段0，TMI＝0解调载荷数据部分。依次取出每个物理块中4次分集的有用信息，并得到每个OFDM符号高频处487到490号子载波处的参考信号序列。最后，将解调数据送入信道质量评估模块。

步骤11：在CQI模块中，分别计算41个OFDM中高频位置处3个子载波处的参考信号序列误码率，并决定应当保留的OFDM符号，并为保留的符号中的拷贝块计算MRC的权系数。每个OFDM符号中参考信号序列的误码率记为Sberi(i表示第i个符号)：

Sberi＝ErrorBitsNum/TotalBitsNum

可以得到{Sber1,Sber2,Λ,Sber41}；然后，将Sberi分别与门限误码率作比较，保留小于门限值的符号；最后，根据误码率计算每个符号中拷贝块对应的权系数：

其中(λ＞1)。将保留的所有分集与对应权系数输入分集合并模块中。

步骤12：在分集合并模块中，将来自同一分段组G_i的所有拷贝块按照MRC进行合并。我们假设全部41个OFDM符号信道质量合格，所有分集全部保留，那么，合并后的各分段组可以表示为：

各分段组合并后，再将所有分段合并成一个物理块数据。

步骤13：合并后的数据输入后续模块，进行信道解交织、Turbo译码、解扰等处理过程。

实施例2

下面再以频段1、TMI＝1的载荷数据部分的物理层分集拷贝过程为例,具体步骤如下，流程如图7所示。

步骤1：系统设置通信频段为频段1，发送端设置载荷部分的分集拷贝模式为TMI＝1，并将该TMI值放入帧控制部分。帧控制部分采用QPSK调制，12个OFDM符号。

步骤2：载荷数据依此经过加扰、Turbo编码、信道交织处理，输入分集拷贝模块。根据TMI＝1，支持PB520，数目为1到4个物理块，并以物理块为单位在各模块中进行处理。520Byte×8＝4160bit，经过码率为1/2的Turbo编码后，进入分集拷贝的单个物理块比特数为DataBitsLen＝4160bit×2＝8320bit。

步骤3：在分集拷贝模块中，输入数据以物理块为单位进行分段。根据频段0、TMI＝0与表2，ValidCarrierNum＝131个，CopyNum＝2，BPC＝2bit，InterNum＝8。那么：

协议规定使用低频编号子载波，那么实际使用的子载波编号从100到227号。

这样就可以按照BitsPerGroup将物理块进行分段：

当DataBitsLen与BitsPerGroup构成整数倍时，最后一个分段组G不需要填充。

步骤4：在分集拷贝模块中，将分段完成的物理块以每个分段组G为单位分别拷贝CopyNum＝2次。拷贝完成的一个物理块可以表示为：

步骤5：在分集拷贝模块中，以来自不同分段的拷贝

不需要移位；同理，GroupShiftNum[2]＝0。

步骤6：在分集拷贝模块中，对每一次分集，以单个拷贝块

为单位进行交织，每个拷贝块采用InterNumPerGroup个交织器，交织器记为I_k。第一次分集，每个拷贝块采用4个交织器，交织后的结果为

第二次分集，交织后的结果为

步骤7：在星座点映射模块中，将输入数据按照每组分集为单位，依次映射到子载波上。根据步骤3，每个OFDM符号用于传输有用信息的子载波为100到227号，那么每映射完一个符号后，有效频带中剩余228到230号空子载波，BPC＝2bit,这三个空子载波将填充2bit×3＝6bit的参考信号序列；分集拷贝后一个物理块总的比特数目为DataBitsLen×CopyNum＝8320×4＝33280bit，总共4次分集刚好填满334280/(BPC×UsedCarriedNum)＝33280/(2×128)＝130个OFDM符号。数据完成星座点映射后的时频传输资源占用情况如图9所示。

步骤9：在接收端，将接收数据经过去CP、FFT变换等物理层过程后，到达解调模块。接收端首先根据频段1中帧控制数据所采用的分集拷贝模式，解析出TMI值，即载荷数据采用的分集拷贝模式。

步骤10：在解调模块中，根据频段1，TMI＝1解调载荷数据部分。依次取出每个物理块中2次分集的有用信息，并得到每个OFDM符号高频处228到230号子载波处的参考信号序列。最后，将解调数据送入信道质量评估模块。

步骤11：在CQI模块中，分别计算130个OFDM中高频位置处3个子载波处的参考信号序列的信噪比，并决定应当保留的OFDM符号，并为保留的符号中的拷贝块计算MRC的权系数。每个OFDM符号中参考信号序列的信噪比记为SNRi(i表示第i个符号)：可以得到{SNR1,SNR2,…,SNR65}；然后，将SNRi分别与信号质量门限作比较，保留大于门限值的符号，然后根据参考信号信噪比计算每个符号中拷贝块对应的权系数：σ_i＝λ_i·SNRi，其中(λ＞1)。将保留的所有分集与对应权系数输入分集合并模块中。

步骤12：在分集合并模块中，将来自同一分段组G_i的所有拷贝块按照MRC进行合并。假设全部65个OFDM符号信道质量合格，所有分集全部保留，那么，合并后的各分段组可以表示为：

各分段组合并后，再将所有分段合并成一个物理块数据。

以上两个实例分别采用了不同的频段(频段0和频段1)与不同的分集拷贝模式(TMI＝0和TMI＝1)，对一种PLC系统中载荷数据部分有关分集映射的物理层过程进行了说明，阐述了该发明提出的信道质量评估方法的具体运用。

该发明方法利用有用信息完成分集映射后剩余的有效子载波填充参考信号，在接收端通过参考信号的误码率实现每个OFDM符号内的信道质量评估，并以此作为MRC分集合并的权系数。该发明的优势在于联合SC与MRC两种分集合并方法，在不用耗费额外时频资源的情况下，提高了信号的分集合并增益，增加了系统对随机脉冲噪声干扰的抑制作用。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims

1.一种重复编码系统中的数据分集合并方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：发送端，数据完成子载波映射后，将在空子载波位置上填充参考信号序列；具体包括：

1)在发送端，数据经过信道编码、信道交织过程后进入分集拷贝模块；分集拷贝模块根据系统设置的分集参数：分段长度(BitsPerGroup)与拷贝次数(CopyNum)，将数据块分割成N组分段组{G₁,G₂,…,G_N}，并将每个分段组G_i拷贝CopyNum次；

2)在发送端完成分集拷贝后，数据进入星座点映射模块；首先，根据映射法则，将分段组依次映射到对应子载波上；数据完成子载波映射后，在剩余的空子载波位置上填充参考信号序列；最后，一轮分段组

映射完成后，根据拷贝次数再循环映射CopyNum-1轮，每轮在映射的时候根据子载波映射法则，将分段组进行循环移位；

S2：发送到电力线信道中传输；

S3：接收端，根据参考信号序列的信号质量判定当前OFDM符号的信道质量；具体包括：

S301：接收端提取OFDM符号中的参考信号序列；具体为：在解调模块中，根据系统设置的BitsPerGroup、CopyNum参数与子载波映射规则，提取出一帧数据中所有分段组G_i的每个拷贝

与每个OFDM符号中的参考信号序列；

S302：计算各个OFDM符号中参考信号序列的信号质量；

S303：将各个OFDM符号中所对应的参考信号序列的信号质量与系统设置的信号质量门限值进行比较，其中参考信号序列的信号质量高于设定门限值的OFDM符号内的分集拷贝采用MRC方法合并，参考信号序列的信号质量低于设定门限值的OFDM符号数据将直接丢弃；其中参考信号序列的信号质量包括参考信号序列的误码率或者参考信号序列的信噪比；

根据误码率计算的每个符号中拷贝块对应的权系数为：

其中λ＞1，i表示第i个符号，Sberi表示每个OFDM符号中参考信号序列的误码率；

根据参考信号信噪比计算每个符号中拷贝块对应的权系数为：σ_i＝λ_i·SNRi，其中SNRi表示每个OFDM符号中参考信号序列的信噪比；

S4：采用MRC方法进行分集数据合并。

2.适用于权利要求1所述方法的一种重复编码系统中的数据分集合并系统，其特征在于，包括分集拷贝模块、数据映射模块、解调模块、信道质量评估模块和分集合并模块。

3.根据权利要求2所述的一种重复编码系统中的数据分集合并系统，其特征在于，所述数据映射模块为星座点映射模块，每映射完一个符号后，将在有效频带中剩余空子载波中填充参考信号序列。

4.根据权利要求2所述的一种重复编码系统中的数据分集合并系统，其特征在于，所述解调模块用于提取OFDM符号中的参考信号序列。

5.根据权利要求2所述的一种重复编码系统中的数据分集合并系统，其特征在于，所述信道质量评估模块用于计算参考信号序列的信号质量，根据参考信号序列的信号质量保留满足要求的OFDM符号。

6.根据权利要求5所述的一种重复编码系统中的数据分集合并系统，其特征在于，所述参考信号序列的信号质量为参考信号序列的误码率或者参考信号序列的信噪比。