CN117978206A - Plc系统中分集拷贝传输的合并译码方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及PLC系统中分集拷贝传输的合并译码方法及系统。该方法包括：接收端从电力线接收PLC信号，并搜索帧头进行定时同步和频率同步；使用剩余前导符号进行信道估计，并对帧控制和帧载荷中的每个OFDM符号进行信道均衡处理；解析帧载荷部分，依次解析出分集拷贝数据块，并保存到模块中。再从模块中取出分集拷贝数据块，若是首个数据块则直接译码，否则将取出的数据块与当前译码数据块合并后译码；使用双二元Turbo译码器进行译码处理，并检查校验结果。若校验失败，则继续迭代译码，直到达到最大迭代次数。若当前分集拷贝数据块不为最后一个数据块，则收集下一个分集拷贝数据；若是最后一个分集拷贝数据，则停止译码。

Description

PLC系统中分集拷贝传输的合并译码方法及系统

技术领域

本发明属于物联网通信领域，涉及PLC系统中分集拷贝传输的合并译码方法及系统。

背景技术

低压电力线宽带载波(Lowvoltagebroadbandpowerlinecarriercommunication--LVPLC)通信是利用低压电力配电线(380/220V用户线)作为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种特殊通信方式，该技术是把载有信息的高频信号加载于电流，然后利用各种等级的电力线传输，接受信息的调制解调器再把高频信号从电流中分离出来，并传送到电力线宽带用户终端(计算机、电视或电话机和智能电表、开关、变台)。

目前，在国内使用的是低压电力线宽带载波通信系统，由国家电网发布的正式企标《低压电力线宽带载波通信技术规范》。

发送端：从数据链路层接收数据，经过系列的信号处理和变换，采用正交频分复用

(简称OFDM)调制方式对编码后的数据进行处理并将形成的OFDM信号发送到电力线；

接收端：从电力线检测到信号后，做相应的解码解调处理，最终将电力线上的载波信号还原为解码后数据信息，并送到数据链路层进行后续协议解析。

低压电力线宽带载波通信技术规范提供的帧结构如图1所示。

物理层发送的物理层协议数据单元(简称：PPDU)信号帧结构如图1所示。PPDU由前导、帧控制和载荷数据组成。其中，前导为一个周期性序列，每个符号的帧控制和载荷数据的载波个数为512个。其中，符号的保护间隔的类型包括帧控制的保护间隔、载荷数据第1个和第2个符号的保护间隔，载荷数据第3个符号及以后的保护间隔。

其中前导为周期性序列，是收发双方都已知的序列，所以在该系统中，可以使用前导进行信道估计。在该系统中，前导结构如图2所示。

由此，在低压电力线宽带载波通信系统中，帧结构有下面几个特点。

第一：通信系统的参考信号只能来自前导符号，前导符号不仅用于自动增益控制(AGC)调整，频率和定时调整，还用于信道估计。

第二：在帧结构中，帧控和帧载荷部分没有参考信号存在，也就是在低压电力线宽带载波通信系统中，默认信道状态是时不变特点。使用前导符号获得的信道估计结果可以适用于帧控和帧载荷的信道均衡。

正如前面所示，电力线不是专门针对通信系统建设，所以存在各式各样的噪声，典型有高斯白噪声；窄带噪声；与工频异步的周期性噪声(非倍频)；与工频同步的周期性噪声；单事件脉冲噪声。所以在帧控和帧载荷数据映射的时候采用了重复发送的方式，帧控和帧载荷的重复方式不同，帧控制部分采用4或是12个符号来完成，并且帧控制比特的重复次数比较多，时间上距离前导比较近，所以直接采用平均合并即可，但是对于帧载荷部分，距离前导时间比较远，并且帧载荷信道已经发送改变，前导信道估计结果很难跟踪帧载荷的信道变化。

目前低压电力线宽带载波通信系统，长帧的帧载荷解析始终是提高解析性能的瓶颈。并且数据传输过程中，受到各种电力线噪声以及残留频偏影响，导致有些OFDM符号能解析，所以在低压电力线宽带载波通信系统中采用了重复传输方式来抑制干扰，在规范中称为分集拷贝方式。如图3所示。

PLC系统中帧载荷承载的数据块，亦称信息块，信息块增加校验信息之后形成传输数据块，分集拷贝用于将传输数据块进行分集和映射。分集拷贝数据块是传输数据块的简单重复拷贝。当只有分集次数为1时，可省略该环节。分集拷贝根据所选的模式中不同的拷贝次数，将分集拷贝数据块按照载荷数据分集拷贝过程进行处理。图3中给出分集拷贝4次的场景。具体分集拷贝可以参考低压电力线宽带载波通信系统技术规范。分集拷贝具有以下特点。

第一：帧载荷的数据，在帧结构中传输数据块重复发送多次，发送次数则由分集拷贝模式确定。每次重复发送都包括完整的帧载荷数据，即传输数据块。如图3所示。第一次拷贝，第二次拷贝，…，第四次拷贝，都包括了完整的帧载荷信道编码数据。

第二：在帧结构中，每次帧载荷拷贝都是对相同传输数据块的数据进行拷贝，也就是帧载荷数据都在分集拷贝中重复出现。

目前低压电力线宽带载波通信系统实现中，通常采用将重复的数据进行叠加然后进行平均计算，或是先将数据中奇异值点置，然后再计算平均值。这种方法在高斯白噪声环境，效果比较好，理论上每次分集拷贝合并都得到一倍的增益。但是实际工程应用中，这种方法还是存在一定局限性。存在问题主要体现在：

第一：在分集拷贝中，每次分集拷贝的分集拷贝数据块距离前导时间是不同的，从前导中获得的信道估计结果不一定能够跟踪到实际信道的变化。导致了距离前导越远的分集拷贝数据块质量越差。采用平均合并方法，合并之后的接收信号质量更差。

第二：电力线通信过程中，电力线在没有干扰场景下，电力线信道可以近似为时不变信道，但正如前面描述，电力线并非专为通信建设，所以电力线通信过程中，会受到各种各样的干扰。在分集拷贝中，脉冲干扰，将导致了某些分集拷贝不能使用，如果直接叠加合并平均，那么将导致能够正常解析的分集也将无法解析。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供PLC系统中分集拷贝传输的合并译码方法及系统，解决现有的分集拷贝方式存在一定的局限性，包括信道估计结果不能跟踪实际信道的变化以及脉冲干扰导致某些分集拷贝无法使用的技术问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

如图4所示，PLC系统中分集拷贝传输的合并译码方法，该方法包括以下步骤：

S1：接收端从PLC电力线上接收PLC信号；

S2：接收端对所述S1接收到的PLC信号进行帧头搜索，即搜索帧结构中的前导符号，并利用搜索到的前导符号进行定时同步、频率同步和信道估计；并利用信道估计结果对PLC帧结构数据中的帧控制和帧载荷中的每个OFDM符号进行信道均衡处理；

S3：接收端依次解析出帧结构内帧载荷承载的分集拷贝数据块，将解析出的分集拷贝数据块根据时间先后次序，以对数似然比的方式依次保存到PLC分集拷贝数据块模块中；

S4：采用分集拷贝数据块合并模块从PLC分集拷贝数据块中取出一块分集拷贝数据块，并检查取出的分集拷贝数据块否为取出的首个分集拷贝数据块；

若是首个取出的分集拷贝数据块，则直接作为译码数据块进行译码；

若取出的不是首个分集拷贝数据块，则将取出的分集拷贝数据块和当前译码数据块合并之后，形成新的译码数据块，再进行译码；

S5：根据PLC规范采用双二元Turbo译码器对译码数据块进行译码处理，所述双二元Turbo译码器，采用迭代方式进行译码；

若译码成功，即双二元Turbo译码输出的传输数据块的校验正确，则直接停止译码，且将译码结果发送到传输信息块模块；

若检查双二元Turbo译码得到传输数据块的比特流数据校验失败，则通知双二元Turbo译码继续迭代译码，直到达到双二元Turbo译码设定的最大迭代次数；

当双二元Turbo译码器译码达到规定最大迭代译码次数，双二元Turbo译码输出的传输数据块的校验仍不正确，且判断当前分集拷贝数据块是否为最后一个分集拷贝数据块；

若当前分集拷贝数据块不为最后一个分集拷贝数据块则重复S4收集下一个分集拷贝数据块；

若当前分集拷贝数据块为最后一个分集拷贝数据块，则停止译码，表示该帧结构中的帧载荷数据不能正确译码。

进一步的，所述S2中，接收端对所述S1接收到的PLC信号进行帧头搜索，即搜索帧结构中的前导符号，利用搜索到的前导符号进行定时同步、频率同步和信道估计，具体为：

接收端使用本地前导同步相关序列不断与接收的PLC信号进行相关运算，进行同步搜索；当前导符号到来，得到最大相关峰，最大相关峰满足达到门限时，表明已经搜索到帧结构的前导符号，即完成帧结构定时；

频率同步则利用定时同步中两个相邻最大相关峰的相位差来计算；

接收端在帧定时和频率同步完成后，使用剩余的前导符号在信道估计模块中进行信道估计。

进一步的，所述S4中，若取出的不是首个分集拷贝数据块，则将取出的分集拷贝数据块和当前译码数据块合并之后，形成新的译码数据块，再进行译码，具体为：

当前译码数据块a_turbo_decode_LLR表示为：

a_turbo_decode_LLR＝(llr1,llr2,llr3,…,llrn) (1)

公式(1)中，n表示译码数据块长度；llr1，llr2，llr3，…，llrn表示译码数据块中的似然对数值；

从PLC分集拷贝数据块模块中取出的分集拷贝数据块a_diversity_copy_decode_LLR，表示为：

a_diversity_copy_decode_LLR＝(cllr1,cllr2,cllr3,…,cllrn) (2)

公式(2)中，n表示分集拷贝数据块长度；cllr1，cllr2，cllr3，…，cllrn表示分集拷贝数据块中的似然对数值；

则合并后的新译码数据块a_new_turbo_decode_LLR，其计算方法为：

a_new_turbo_decode_LLR＝(a_turbo_decode_LLR+a_diversity_copy_decode_LLR)/2 (3)

其中：“+”，表示a_turbo_decode_LLR和a_diversity_copy_decode_LLR对应位置元素相加，再保存到对应位置中；“/2”表示对数组中每个元素进行平均计算。

如图5所示，PLC系统中分集拷贝传输的合并译码系统，该系统包括：PLC分集拷贝数据块、分集拷贝数据块合并、双二元Turbo译码器和传输信息块模块；

所述PLC分集拷贝数据块模块，将接收端依次解析出帧结构中帧载荷中承载的分集拷贝数据块根据时间先后次序，以对数似然比的方式依次进行存储；

所述分集拷贝数据块合并模块从PLC分集拷贝数据块模块中取出一块分集拷贝数据块，并检查取出的分集拷贝数据块否为取出的首个分集拷贝数据块；

若取出的是首个分集拷贝数据块，则直接作为译码数据块进行译码；

若取出的不是首个分集拷贝数据块，则将取出的分集拷贝数据块和当前译码数据块合并之后，形成新的译码数据块，再进行译码；

所述双二元Turbo译码器模块，根据PLC规范采用双二元Turbo译码器对译码数据块进行译码处理；所述双二元Turbo译码器采用迭代方式进行译码；如果检查双二元Turbo译码得到传输数据块的比特流数据校验失败，则通知双二元Turbo译码继续迭代译码，直到达到双二元Turbo译码设定的最大迭代次数，如果检查双二元Turbo译码得到传输数据块的比特流数据校验成功，则译码结束，且将译码结果发送到传输信息块模块；

所述传输信息块模块，接收来自双二元Turbo译码器，指示校验正确的传输数据块，从传输数据块中去掉校验信息，得到帧结构载荷部分承载的信息块。

进一步的，该系统还包括：同步模块、FFT模块、信道估计模块、ROBO解交织模块和解分集拷贝模块；

所述同步模块，使用本地前导同步相关序列不断与接收的PLC信号进行相关运算，进行同步搜索前导符号，并利用搜索到的前导符号进行定时同步和频率同步；

所述FFT模块，对PLC电力线上接收的时域信号进行快速傅里叶FFT变化得到帧结构中的频域信息；

所述信道估计模块，使用剩余的前导符号进行信道估计，并利用信道估计结果对PLC帧结构中的帧控制和帧载荷中的每个OFDM符号进行信道均衡处理；

所述ROBO解交织模块，依次解析出帧结构中帧载荷中承载的分集拷贝数据块，即对发送端根据一定规则映射到调制数据符号映射频率子载波上，即称为ROBO交织映射，该模块完成解Robo解交织和解调，得到完整的分集拷贝数据块；

所述解分集拷贝模块，根据ROBO原则，将分集拷贝数据块映射到OFDM的子载波上，接收端则从OFDM子载波上恢复出分集拷贝数据块。

本发明的有益效果在于：

第一：在PLC译码的时候，分集拷贝合并方法基本都采用平均方法，也就是接收端接收完所有的分集拷贝数据块，采用所有分集拷贝数据进行叠加，然后取平均来得到译码数据块，这导致了在时间上离前导较远的分集拷贝数据块，其实性能较差，但也合并到了译码数据块中，总体降低了接收端的译码性能。本发明则很好解决这个问题，根据距离前导时间次序，决定分集拷贝数据块参与译码次序。保证PLC分集拷贝的性能，同时兼顾到PLC信道时变特性。

第二：常规PLC译码的时候，收集完所有的分集拷贝数据块之后才开始启动译码工作，本发明使用时间更短，更早启动译码任务，也就是接收端接收到帧数据时候，只要接收到一个完整分集拷贝数据块，则可以启动译码工作。支持接收数据和译码并行进行。只要其中一次译码正确，则后续的分集拷贝数据块不用在接收，可以直接丢弃处理。

第三，本发明提高了信号处理的效率和准确性，增强数据的鲁棒性和可靠性，降低误码率，简化系统结构，为PLC系统的稳定和高效运行提供了有力支持。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为帧结构图；

图2为前导帧结构图；

图3为帧载荷分集拷贝原理图；

图4为本发明分集拷贝数据块的译码流程图；

图5为本发明分集拷贝数据块合并原理图；

图6为实施例PLC接收端信号处理框图；

图7为实施例PLC接收端分集拷贝数据块合并流程图；

图8为实施例高斯白噪声信道场景的误码率对比图；

图9为实施例高斯白噪声信道场景的误块率对比图；

图10为实施例残余频偏场景的误码率对比图；

图11为实施例残余频偏场景的误码率对比图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图6～图11，为PLC系统中分集拷贝传输的合并译码方法及系统。

为了说明本发明在实际PLC系统实际性能表现，给出了在PLC接收端如何使用本发明方法。接收机的原理图如图6所示：

接收机由同步模块、FFT模块、信道估计、ROBO解交织、解分集拷贝模块、分集拷贝合并、双二元Turbo译码器模块、解扰和传输块校验模块组成。

同步模块：由于电力系统采用帧突发方式进行传输，所以接收机需要在电力线上搜索帧结构中的前导信息，搜索到帧结构中的前导位置，在本实施例中采用本地前导和接收信号进行相关计算方法确定帧结构的前导位置。

FFT模块：PLC系统采用OFDM调制方式进行传输，接收机从PLC电力线上接收的信号属于时域信号，需要经过快速傅里叶(简称：FFT)变化得到帧结构中的频域信息。

信道估计模块，帧结构信号经过FFT变化之后，可以得到每个符号的频域信息，本发明采用接收到前导频域信息，和本地生成前导频域信息完成信道估计。然后利用信道估计结果对帧控和帧载荷符号进行信道均衡。

备注：在PLC系统中，帧结构中的前导信息，发射机和接收机预先已知。

ROBO解交织，在PLC系统中，为了抵抗PLC系统的各种干扰，发送端调制数据符号映射频率子载波时候根据一定规则进行映射，称为ROBO交织映射。则在接收端需要进行Robo解交织和解调过程，得到一个完整的分集拷贝数据块，采用似然对数值方式保存分集拷贝数据块。

备注：在PLC通信系统中，解调存在两种方式，即硬解调和软解调，为了提供性能，本实施例采用软解调方式，所以采用似然对数值表示解调结果。

分集拷贝合并模块，采用本发明方法，分集拷贝合并模块首先利用收到第一块分集拷贝数据块进行双二元Turbo译码，如果译码不正确，则等待第二分集拷贝数据块，第二块分级拷贝数据块收集完整之后和第一块合并继续译码，直到译码正确或是达到最后一个分集拷贝数据块。

双二元Turbo译码器模块，完成PLC链路中的Turbo译码，即将分集拷贝数据块译码成二进制的传输数据块。

解扰和传输块校验模块，对传输数据块进行解扰处理，并且掉传输数据块中的校验信息比特，即可得到信息块数据。

在本实施例中，双二元Turbo译码器模块和解扰和传输块校验是同时完成，这里仅仅分开进行描述。

为了验证本发明在具体使用中的效果，采用MATLAB进行算法验证，PLC配置参数以及信道模型，如仿真参数表1所示。

表1

仿真参数	参数配置
		频带Band	2
TMI	4
		PBN	1
Turbo	1/2码率
		分集拷贝次数	7次
信道模型	PLC4径模型
		子载波间隔	24414Hz
噪声	高斯白噪声
		残余频偏	50Hz
信噪比	-13～-10dB

在本实施例中，PLC接收端接收信号处理流程，如图7所示：

步骤1：电力线上传输PLC帧数据信号，该信号经过接收机射频前端进行自动增益控制调整后，得到PLC数字基带信号。在本实施例中，采用Band2，TMI4，PBN1配置，帧载荷数据部分总共有182个OFDM符号。如图7中1步。

步骤2：接收端使用本地前导同步相关序列不断与接收信号进行相关运算，进行同步搜索。当前导信号到来，得到最大相关峰，最大相关峰满足达到门限时，表明已经搜索到帧结构的前导符号，即完成帧结构定时。如图7中2步。

具体操作为：本地前导同步序列固定存储在接收端中，该序列与单个前导符号互为共轭，长度为1024点，接收端将该序列作为固定同步窗口，接收信号作为滑动序列，将位于窗口内的接收信号与本地同步序列进行互相关运算。当前导符号刚好完全位于同步窗口时，同步的相关结果最大，若相关的结果大于8倍信号均值，将超过8倍信号均值门限的中的最大的点记为相关峰，记录该相关峰的在序列中的位置，当连续检测到4个相关峰，并且每个相关峰的位置的偏差少于4点，即完成数据符号同步。

步骤3：帧定时完成之后，接收端使用剩余的前导符号进行信道估计，信道估计的结果包括相位偏移、信号衰减等。在本实施例中，当符号同步上之后，信道估计模块使用紧接的两个前导符号进行信道估计，信道估计方式为DFT模式。Band2的频带范围是700KHz～3MHz，有效可用子载波数量89个，子载波间隔24414Hz，OFDM符号的FFT点数为1024点。如图7中3步。

步骤4：PLC帧结构包括了前导、帧控和帧载荷三部分，完成帧定时之后，首先进行帧控解析，从接收信号中，取出一个帧结构的时域OFDM符号数据，去掉时域OFDM符号数据的循环前缀。对OFDM符号进行FFT，得到OFDM符号子载波承载的调制数据内容。在本实施例中，由于采用Band2，所以TMI4模式下，前导符号13个，帧控符号12个,数据载荷182个符号。如图7中4步。

步骤5：PLC系统中的帧控制也采用重复传输方式增加传输可靠性，在本实施例中采用常规平均方式处理，即把所有重复传输帧控进行叠加，然后取平均方法。然后进行译码得到帧控信息，即解析帧载荷相关配置(Band、TMI和PBN)。具体TMI4模式数据载荷部分采用BPSK调制方式，帧控符号采用QPSK调制方式，每个载荷OFDM符号分集拷贝7次，182个OFDM符号每次拷贝使用12个子载波，拷贝7次使用到的子载波数量为84个。如图7中4步

步骤6：对帧结构中的帧载荷符号进行ROBO解映射，依次得到了分集拷贝数据块，本实施例中采用TMI＝4模式，所有帧结构中总计存在7个相同的分集拷贝数据块。在TMI4模式下，发送端将182个OFDM符号分7次拷贝到84个子载波上，接收端分集拷贝模块接收到的数据长度为15288，该数据可分为7块，每一块都包含相同的信息，每一块的大小为2184，其中每一块的末尾有长度为8的填充比特，去掉填充比特后，有用数据的长度为2176。如图7中5步。

步骤7：若是第一次Turob译码，首先取出第一块分集拷贝数据块，将数据送入二元Turbo译码器进行译码；如果译码器译码失败，并且还存在没有使用过的分集拷贝数据块，则收集下一个分集拷贝数据块，将当前数据块与下一块数据块合并，解信道交织后送入Turbo译码器继续译码，直至收集到最后一块数据或者译码成功，得到传输数据块。在本实施例中具体译码模块的输入数据是长度为2176软信息，其中每一对信息比特对应一对校验比特，译码完成之后，该模块输出长度为1088的比特数据。如图7中6,7,8,10步。

步骤8：将传输数据块进行解扰处理，并且去掉校验信息特长，即可得到信息块。如图7中9步。

根据实际场景，在本实施例中仿真了两个场景：一个场景是简单高斯白噪声的PLC信道场景，另外一个场景是存在残留频偏场景。

在简单高斯白噪声的PLC信道场景中，由仿真结果可知，如图8和如图9所示，在当前设置的参数条件下，如果只存在简单高斯白噪声，当信噪比较恶劣时，合并的数据块越多，误码率和误块率越低，解码性能越好；当信噪比较好时，除了只用一块数据译码的结果较差以外，通过其余的合并方式得到的译码结果都较好，并且误码率和误块率存在趋同性。从该实施例中，可以得出在高斯白噪声信道场景，PLC信道默认为时不变信道，从前导得到的信道估计都适用于分集拷贝数据符号的信道均衡。

在高斯白噪声和残余频偏同时存在场景中，由仿真结果可知，如图10和如图11所示，将前两块数据进行合并，然后再进行译码的效果最好；合并前三块数据再进行译码的效果次之；其次是只使用第一块数据进行译码。这表明存在频偏残留场景中，PLC信道不能等效为时不变信道，那么利用帧结构中前导得到信道估计结果，只能体现前导位置的信道特征，随着时间的推移，前导信道估计结果不能适用于信道均衡。在常规处理中，如果采用所有分集拷贝数据卡进行叠加平均，那么主要带来接收性能降低。所以采用本发明方法可以很好解决这个问题。

另外，本发明还缩短了从接收信号到译码的时间，等增益合并算法需要收集完所有的分集拷贝数据块之后才开始启动译码工作，而本发明支持接收数据和译码并行进行，更早启动译码任务，缩短了译码时间，同时，本算法通过接收和译码并行运算，形成流水线，不需要接收完所有的数据块便可以译码，在一定程度上节约了硬件资源。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.PLC系统中分集拷贝传输的合并译码方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1：接收端从PLC电力线上接收PLC信号；

S2：接收端对所述S1接收到的PLC信号进行帧头搜索，即搜索帧结构中的前导符号，并利用搜索到的前导符号进行定时同步、频率同步和信道估计；并利用信道估计结果对PLC帧结构数据中的帧控制和帧载荷中的每个OFDM符号进行信道均衡处理；

S3：接收端依次解析出帧结构内帧载荷承载的分集拷贝数据块，将解析出的分集拷贝数据块根据时间先后次序，以对数似然比的方式依次保存到PLC分集拷贝数据块模块中；

S4：采用分集拷贝数据块合并模块从PLC分集拷贝数据块中取出一块分集拷贝数据块，并检查取出的分集拷贝数据块否为取出的首个分集拷贝数据块；

若是首个取出的分集拷贝数据块，则直接作为译码数据块进行译码；

若取出的不是首个分集拷贝数据块，则将取出的分集拷贝数据块和当前译码数据块合并之后，形成新的译码数据块，再进行译码；

S5：根据PLC规范采用双二元Turbo译码器对译码数据块进行译码处理，所述双二元Turbo译码器，采用迭代方式进行译码；

若译码成功，即双二元Turbo译码输出的传输数据块的校验正确，则直接停止译码，且将译码结果发送到传输信息块模块；

若检查双二元Turbo译码得到传输数据块的比特流数据校验失败，则通知双二元Turbo译码继续迭代译码，直到达到双二元Turbo译码设定的最大迭代次数；

当双二元Turbo译码器译码达到规定最大迭代译码次数，双二元Turbo译码输出的传输数据块的校验仍不正确，且判断当前分集拷贝数据块是否为最后一个分集拷贝数据块；

若当前分集拷贝数据块不为最后一个分集拷贝数据块则重复S4收集下一个分集拷贝数据块；

若当前分集拷贝数据块为最后一个分集拷贝数据块，则停止译码，表示该帧结构中的帧载荷数据不能正确译码。

2.根据权利要求1所述PLC系统中分集拷贝传输的合并译码方法，其特征在于：所述S2中，接收端对所述S1接收到的PLC信号进行帧头搜索，即搜索帧结构中的前导符号，利用搜索到的前导符号进行定时同步、频率同步和信道估计，具体为：

接收端使用本地前导同步相关序列不断与接收的PLC信号进行相关运算，进行同步搜索；当前导符号到来，得到最大相关峰，最大相关峰满足达到门限时，表明已经搜索到帧结构的前导符号，即完成帧结构定时；

频率同步则利用定时同步中两个相邻最大相关峰的相位差来计算；

接收端在帧定时和频率同步完成后，使用剩余的前导符号在信道估计模块中进行信道估计。

3.根据权利要求2所述PLC系统中分集拷贝传输的合并译码方法，其特征在于：所述S4中，若取出的不是首个分集拷贝数据块，则将取出的分集拷贝数据块和当前译码数据块合并之后，形成新的译码数据块，再进行译码，具体为：

当前译码数据块a_turbo_decode_LLR表示为：

a_turbo_decode_LLR＝(llr1,llr2,llr3,…,llrn) (1)

公式(1)中，n表示译码数据块长度；llr1，llr2，llr3，…，llrn表示译码数据块中的似然对数值；

从PLC分集拷贝数据块模块中取出的分集拷贝数据块a_diversity_copy_decode_LLR，表示为：

a_diversity_copy_decode_LLR＝(cllr1,cllr2,cllr3,…,cllrn) (2)

公式(2)中，n表示分集拷贝数据块长度；cllr1，cllr2，cllr3，…，cllrn表示分集拷贝数据块中的似然对数值；

则合并后的新译码数据块a_new_turbo_decode_LLR，其计算方法为：

a_new_turbo_decode_LLR＝(a_turbo_decode_LLR+a_diversity_copy_decode_LLR)/2 (3)

其中：“+”，表示a_turbo_decode_LLR和a_diversity_copy_decode_LLR对应位置元素相加，再保存到对应位置中；“/2”表示对数组中每个元素进行平均计算。

4.PLC系统中分集拷贝传输的合并译码系统，其特征在于：该系统包括：PLC分集拷贝数据块、分集拷贝数据块合并、双二元Turbo译码器和传输信息块模块；

所述PLC分集拷贝数据块模块，将接收端依次解析出帧结构中帧载荷中承载的分集拷贝数据块根据时间先后次序，以对数似然比的方式依次进行存储；

所述分集拷贝数据块合并模块从PLC分集拷贝数据块模块中取出一块分集拷贝数据块，并检查取出的分集拷贝数据块否为取出的首个分集拷贝数据块；

若取出的是首个分集拷贝数据块，则直接作为译码数据块进行译码；

若取出的不是首个分集拷贝数据块，则将取出的分集拷贝数据块和当前译码数据块合并之后，形成新的译码数据块，再进行译码；

所述双二元Turbo译码器模块，根据PLC规范采用双二元Turbo译码器对译码数据块进行译码处理；所述双二元Turbo译码器采用迭代方式进行译码；如果检查双二元Turbo译码得到传输数据块的比特流数据校验失败，则通知双二元Turbo译码继续迭代译码，直到达到双二元Turbo译码设定的最大迭代次数，如果检查双二元Turbo译码得到传输数据块的比特流数据校验成功，则译码结束，且将译码结果发送到传输信息块模块；

所述传输信息块模块，接收来自双二元Turbo译码器，指示校验正确的传输数据块，从传输数据块中去掉校验信息，得到帧结构载荷部分承载的信息块。

5.根据权利要求4所述的PLC系统中分集拷贝传输的合并译码系统，其特征在于：该系统还包括：同步模块、FFT模块、信道估计模块、ROBO解交织模块和解分集拷贝模块；

所述同步模块，使用本地前导同步相关序列不断与接收的PLC信号进行相关运算，进行同步搜索前导符号，并利用搜索到的前导符号进行定时同步和频率同步；

所述FFT模块，对PLC电力线上接收的时域信号进行快速傅里叶FFT变化得到帧结构中的频域信息；

所述信道估计模块，使用剩余的前导符号进行信道估计，并利用信道估计结果对PLC帧结构中的帧控制和帧载荷中的每个OFDM符号进行信道均衡处理；

所述ROBO解交织模块，依次解析出帧结构中帧载荷中承载的分集拷贝数据块，即对发送端根据一定规则映射到调制数据符号映射频率子载波上，即称为ROBO交织映射，该模块完成解Robo解交织和解调，得到完整的分集拷贝数据块；

所述解分集拷贝模块，根据ROBO原则，将分集拷贝数据块映射到OFDM的子载波上，接收端则从OFDM子载波上恢复出分集拷贝数据块。