CN110855398B - 一种针对g3-plc通信标准的解交织方法 - Google Patents

Abstract

一种针对G3‑PLC通信标准的解交织方法，包括：一、依据系统参数计算得到每个OFDM符号可用的子载波个数m和整个交织矩阵所拥有的OFDM符号个数n；二、根据约束条件计算得到m_i，m_j，n_i和n_j；三、根据有限域理论，计算m_i ^‑1和n_j ^‑1；四、计算得到另外两个参数m_ij和n_ij；五、依据解交织的输入比特顺序(I,J)得到输出比特(i,j)；六、在从解交织得到的矩阵中，按照一行一行读取的顺序作为最后的存储似然概率比的顺序。本发明提供了一种高效且简洁的解交织方案，依据有限域理论直接推导得到解交织的反变换公式，从而在接收端依据进来的比特位置实时计算出原始比特位置，完全省略映射表的存储消耗，同时提高了系统运算的实时性。

Description

一种针对G3-PLC通信标准的解交织方法

技术领域

本发明涉及电力载波通信（PLC）领域，具体涉及一种针对G3-PLC通信标准的解交织方法。

背景技术

在现代通信系统中，由于实际物理环境的影响，特别是电力载波环境，发送的信息会受到各种突发干扰的影响，从而导致信息会在某一时间段内或者在某一频段内都受到污染。通常，通信系统里面的信道编码主要是针对具有随机特性的噪声干扰有比较好的纠错能力，对这种突发的持续一段时间或者一段频谱的干扰的纠错能力相对较弱。所以针对上述情况，在现代通信系统里面引入了交织的方法，即通过以某种打乱输入信息比特顺序的方式经过物理信道环境，从而达到把这种突发的干扰，随机化成一种近似白噪声特性的干扰，然后在接收端通过解交织和信道编码解码大幅提高信道编码对这种干扰的纠错性能。

在G3-PLC的通信标准中，为了抵抗电力线信道的时域脉冲干扰和频率选择性的深衰落，引入了时域和频域的二维交织方式。其主要分为两个步骤，首先通过对整个交织矩阵的每列依据参数n_i和n_j，进行不同的循环移位，从而达到把在时域上的突发干扰分散到不同时间的OFDM符号上面；然后通过对交织矩阵的每行依据参数m_i和m_j，进行不同长度的循环移位，从而达到把在频域上连续深度衰落的子载波分散到不同的子载波上面，其交织前和交织后的比特顺序关系如图1所示。

假设每个OFDM符号的可用数据载波个数为m，其数据包的整个OFDM符号个数为n，输入的比特序列按照一行一行的排列方式，送入n×m的交织矩阵，则每个输入比特(i,j)其对应的交织输出比特(I,J)的变化关系由下面的公式决定：

J=(j·n_j+i·n_i)%n

I=(i·m_i+J·m_j)%m

其中上面的n_i，n_j，m_i和m_j由下面方式得到：

GCD(m_i,m)=GCD(m_j,m)=1,m_i<m_j

GCD(n_i,n)=GCD(n_j,n)=1,n_i<n_j

最后交织之后的比特也按照一行一行的方式最后送入调制模块。

上述主要是详细说明发送端是如何交织的，但是在接收端为得到正确的输入比特顺序，需要在接收端运算相应解交织模块。在常用的解交织算法中，主要是运用查找表的方式来进行解交织，即依据已知的交织公式，提前计算好相应输出比特的位置，然后在接收端解交织的时候，依据进来比特的顺序查找相应的位置，从而达到解交织的目的。

现有技术存在的不足是：目前常用的解交织方案是利用已知的交织方法，提前把输入输出的位置对应关系计算好，并存储起来，然后在接收端的时候依据上面的对应关系表，根据进来的比特顺序查找表格，从而得到原始的输入顺序。这种方式的一个明显缺点是提前算好的表格会占用较多的memory（存储空间），特别是在拥有较大包长的情况下，会大大增加了硬件的开销。

因此，如何解决上述现有技术存在的不足，便成为本发明所要研究解决的课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种针对G3-PLC通信标准的解交织方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种针对G3-PLC通信标准的解交织方法；包括：

步骤一、依据系统参数计算得到每个OFDM符号可用的子载波个数m和整个交织矩阵所拥有的OFDM符号个数n，m和n均为大于或等于0的整数；所述系统参数包含当前帧所需传输的比特数、调制方式和带宽配置；

步骤二、依据步骤一得到所述m和所述n，根据约束条件：

GCD(m_i,m)=GCD(m_j,m)=1,m_i<m_j<m；

GCD(n_i,n)=GCD(n_j,n)=1,n_i<n_j<n；

计算得到m_i，m_j，n_i和n_j，其中GCD(a,b)表示数字a和数字b的最大公约数；i表示输出交织比特矩阵的当前列数，j表示输出交织比特矩阵的当前行数；

步骤三、依据步骤二得到所述m_i和所述n_j，根据有限域理论，计算它们各自的逆m_i ^-1和n_j ^-1，其各自满足如下条件：

m_i·m_i ^-1%m=1，m_i ^-1<m；

n_j·n_j ^-1%n=1，n_j ^-1<n；

步骤四、依据步骤三得到所述m_i ^-1和所述n_j ^-1，根据以下公式计算得到另外两个参数m_ij和n_ij：

m_ij= m_j·m_i ^-1；

n_ij= n_i·n_j ^-1；

步骤五、依据解交织的输入比特顺序(I,J)得到输出比特(i,j)，计算公式如下:

i=(m_i ^-1·I- m_ij·J)%m；

j=(n_j ^-1·J- n_ij·I)%n；

其中，I表示输入交织比特矩阵的当前列数，J表示输入交织比特矩阵的当前行数；

步骤六、最后，在从解交织的得到的二维输出矩阵中，按照行数自上而下，且每行中从左到右的顺序读取，作为最后的存储似然概率比的顺序。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1．上述方案中，所述系统参数包含当前帧所需传输的比特数、调制方式和带宽配置等。

2．上述方案中，所述约束条件是指针对m依据上面的公式从1开始依据从小到大的顺序，寻找两个与m互质（互质是指最大公约数为1）的参数m_i和m_j；同理针对n依据上面的公式从1开始依据从小到大的顺序，寻找两个与n互质的参数n_i和n_j。

本发明的工作原理及优点如下：

本发明一种针对G3-PLC通信标准的解交织方法；包括：一、依据系统参数计算得到每个OFDM符号可用的子载波个数m和整个交织矩阵所拥有的OFDM符号个数n；二、m和n，根据约束条件计算得到m_i，m_j，n_i和n_j；三、依据m_i和n_j，根据有限域理论，计算它们各自的逆m_i ^-1和n_j ^-1；四、依据m_i ^-1和n_j ^-1，计算得到另外两个参数m_ij和n_ij；五、依据解交织的输入比特顺序(I,J)得到输出比特(i,j)；六、在从解交织的得到的二维输出矩阵中，按照行数自上而下，且每行中从左到右的顺序读取，作为最后的存储似然概率比的顺序。

相比现有技术而言，本发明提供了一种高效且又简洁的解交织方案，依据有限域理论可以直接推导得到解交织的反变换公式，从而在接收端依据进来的比特位置实时的计算出原始比特的位置，完全省略映射表的存储消耗，同时还提高了系统运算的实时性。

附图说明

附图1为交织和解交织的输入输出比特映射图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例：以下将以图式及详细叙述对本案进行清楚说明，任何本领域技术人员在了解本案的实施例后，当可由本案所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本案的精神与范围。

参见附图1所示，一种针对G3-PLC通信标准的解交织方法；包括：

步骤一、依据系统参数计算得到每个OFDM符号可用的子载波个数m和整个交织矩阵所拥有的OFDM符号个数n，m和n均为大于或等于0的整数；其中，所述系统参数包含当前帧所需传输的比特数、调制方式和带宽配置等。

步骤二、依据步骤一得到所述m和所述n，根据约束条件：

GCD(m_i,m)=GCD(m_j,m)=1,m_i<m_j<m；

GCD(n_i,n)=GCD(n_j,n)=1,n_i<n_j<n；

计算得到m_i，m_j，n_i和n_j，其中GCD(a,b)表示数字a和数字b的最大公约数；i表示输出交织比特矩阵的当前列数，j表示输出交织比特矩阵的当前行数；

其中，所述约束条件是指针对m依据上面的公式从1开始依据从小到大的顺序，寻找两个与m互质（互质是指最大公约数为1）的参数m_i和m_j；同理针对n依据上面的公式从1开始依据从小到大的顺序，寻找两个与n互质的参数n_i和n_j。

步骤三、依据步骤二得到所述m_i和所述n_j，根据有限域理论，计算它们各自的逆m_i ^-1和n_j ^-1，其各自满足如下条件：

m_i·m_i ^-1%m=1，m_i ^-1<m；

n_j·n_j ^-1%n=1，n_j ^-1<n；

步骤四、依据步骤三得到所述m_i ^-1和所述n_j ^-1，根据以下公式计算得到另外两个参数m_ij和n_ij：

m_ij= m_j·m_i ^-1；

n_ij= n_i·n_j ^-1；

步骤五、依据解交织的输入比特顺序(I,J)得到输出比特(i,j)，计算公式如下:

i=(m_i ^-1·I- m_ij·J)%m；

j=(n_j ^-1·J- n_ij·I)%n；

其中，I表示输入交织比特矩阵的当前列数，J表示输入交织比特矩阵的当前行数；

步骤六、最后，在从解交织的得到的二维输出矩阵中，按照行数自上而下，且每行中从左到右的顺序读取，作为最后的存储似然概率比（LLR）的顺序。

相比现有技术而言，本发明提供了一种高效且又简洁的解交织方案，依据有限域理论可以直接推导得到解交织的反变换公式，从而在接收端依据进来的比特位置实时的计算出原始比特的位置，完全省略映射表的存储消耗，同时还提高了系统运算的实时性。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种针对G3-PLC通信标准的解交织方法；其特征在于：包括：

步骤一、依据系统参数计算得到每个OFDM符号可用的子载波个数m和整个交织矩阵所拥有的OFDM符号个数n，m和n均为大于或等于0的整数；所述系统参数包含当前帧所需传输的比特数、调制方式和带宽配置；

步骤二、依据步骤一得到所述m和所述n，根据约束条件：

GCD(m_i,m)=GCD(m_j,m)=1,m_i<m_j<m；

GCD(n_i,n)=GCD(n_j,n)=1,n_i<n_j<n；

计算得到m_i，m_j，n_i和n_j，其中GCD(a,b)表示数字a和数字b的最大公约数；i表示输出交织比特矩阵的当前列数，j表示输出交织比特矩阵的当前行数；

步骤三、依据步骤二得到所述m_i和所述n_j，根据有限域理论，计算它们各自的逆m_i ^-1和n_j ^-1，其各自满足如下条件：

m_i·m_i ^-1%m=1，m_i ^-1<m；

n_j·n_j ^-1%n=1，n_j ^-1<n；

步骤四、依据步骤三得到所述m_i ^-1和所述n_j ^-1，根据以下公式计算得到另外两个参数m_ij和n_ij：

m_ij= m_j·m_i ^-1；

n_ij= n_i·n_j ^-1；

步骤五、依据解交织的输入比特顺序(I,J)得到输出比特(i,j)，计算公式如下:

i=(m_i ^-1·I- m_ij·J)%m；

j=(n_j ^-1·J- n_ij·I)%n；

其中，I表示输入交织比特矩阵的当前列数，J表示输入交织比特矩阵的当前行数；

步骤六、最后，在从解交织的得到的二维输出矩阵中，按照行数自上而下，且每行中从左到右的顺序读取，作为最后的存储似然概率比的顺序。

Images