电力线通信系统中基于压缩感知技术的导频设计

发布时间：2020-07-03 01:26

【摘要】：电力线通信(Power Line Communication,PLC)技术依靠配电网完善的基础设施进行数据通信,减少了通信网基建资金的支出,提高了资源利用率,具有极大的发展前景。信道估计是PLC系统中的关键技术之一,而信道估计的优劣与导频设计密切相关,由于电力线信道具备稀疏性,可利用压缩感知技术(Compressed Sensing,CS)进行导频设计,达到节约频谱资源的目的。然而,电力线信道复杂的衰减特性与噪声干扰使数据通信质量受到了严重的影响。因此,考虑到电力线信道中的脉冲噪声,研究抗脉冲干扰的CS重构算法是非常必要的。基于此,本文的主要研究内容如下:1.分析CS导频设计算法:随机搜索方案(Stochastic Search Schemes,SSS)与快速贪婪搜索(Fast Greedy Search,FGS)算法,由于它们的计算复杂度较高,提出了一种基于二维搜索的二进制人工蜂群(Two-dimensional Search Binary Artificial Bee Colony,TS-BABC)算法。该算法将导频设计过程映射到二进制离散域,并通过二维邻域交叉搜索的方式进行导频位置替换。与SSS、FGS算法相比,在不损失导频性能的条件下,TS-BABC算法受导频数量变化的影响小,复杂度较低,收敛速度快。2.分析基于最小洛伦兹范数的抗脉冲噪声重构算法,此类算法能够在脉冲噪声环境中获得可靠的信道重构性能。但是,它们利用残差的负梯度来更新信号,从而在信号的估计量中引入了噪声的影响。因此,本文提出了洛伦兹双阈值余量追踪(Lorentzian Double Threshold Residual Pursuit,LDTRP)算法,该算法通过迭代估计的重构误差来修正信号的估计量,并利用残差设置新的野点阈值。在脉冲噪声环境中与现有算法进行仿真对比,LDTRP算法在抗脉冲噪声的数量变化、功率变化以及信号的稀疏度变化等三个方面,都能获得显著的性能提升。3.搭建OFDM-PLC系统链路,在发送端采用TS-BABC算法进行导频设计,在接收端采用LDTRP算法恢复电力线信道。实验证明,该方案能够同时在高斯噪声与脉冲噪声环境中获得可观的误码率(BER)性能。
【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】