极化码在电力线通信系统中的应用研究

发布时间：2020-03-31 04:16

【摘要】：随着物联网等高新技术的快速发展,电力线通信(Power Line Communication,PLC)的优势日益显现,相关技术又再次成为国内外学者研究的热点。一些大数据量业务的流行,如虚拟现实、超高分辨率视频流等,对通信系统的整体性能提出了更高的要求。但电力线上恶劣的信道和噪声环境限制了其承载数据的速率和可靠性,当前的PLC系统已经难以满足新兴业务的发展需求。极化码作为当前唯一被证明可以达到香农容量的一类编码方案,在复杂度和译码性能方面相比传统PLC系统的Turbo码或低密度奇偶校验(Low Density Parity Check,LDPC)码都一定的优势,将极化码引入PLC系统必将是PLC技术发展的趋势之一。本文立足于将极化码应用到PLC系统中,主要解决了两大问题:一是极化码在PLC信道下的构造问题;另一个是极化码在PLC系统下的速率兼容性问题。具体研究工作如下:1.针对现有算法无法实现PLC信道下极化码的低复杂度构造的问题,本文基于极化权重提出了一种改进的低复杂度极化码构造算法。该算法扩展了原本只能适用于高斯信道的Beta-展开法,使其可分别应用于采用单载波和正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)调制的PLC系统。2.针对极化码因码长限制而无法适应信道状态变化的问题,本文提出了一种低复杂度的速率兼容极化码结构。其使用的速率匹配算法不需要重新估计子信道的可靠性,相比传统算法极大地降低了算法的复杂度。同时,新的打孔图样和比特选择结构汲取了多种打孔模式的优势,保证了各种码率、打孔数量下的译码性能。3.结合PLC系统的需求和极化码的特点对速率匹配算法作了进一步优化。用低码率的极化码速率匹配结构代替HomePlug-PLC系统的比特复制技术,既减小了系统信令开销,又提升了短码下的译码性能。此外,最大码长的限定,避免了过大的译码复杂度;当超过最大码长时利用与速率匹配同样的结构实现比特重复,不会造成额外的系统开销。4.综合本文提出的所有技术给出了基于极化码的OFDM-PLC系统编码解决方案,并在PLC信道下通过理论分析和数值仿真,验证了该方案在复杂度和性能方面都优于HomePlug-PLC系统的双二进制Turbo码。
【图文】：

聚合过程,信道,极化变换

1 11( | ) ( | )NN N Ni iiW W y x y x 如1Ny 的式子来表示其对应的向量1 2( , , , )Ny y y。述极化码的理论基础是信道极化理论，即极化变换下分过极化变换后分离的子信道在信道数量趋于无限大时，几都将呈现“两极分化”的现象，即要么趋于 0，成为全噪完全可靠的信道。可见，，信道极化现象的产生，是通过极化变换包括两个部分：比特信道聚合和聚合信道分离。首先给出聚合和分离操作的具体实现过程。信道聚合

聚合结构,比特数,向量,信道

图 2.2 聚合向量信道入比特数以 2nN 的形式递增2 如图 2.3 所示，是将输入的第二一个输出比特，而第二个比特保21 0=1 1 G F都可以通过F 的运算来表示，因2G ）可称为基本聚合单元。
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN913.6

【参考文献】