[发明专利]一种面向MIMO-PLC系统的极化编码级联空时编码的编码方法

说明书

本发明涉及电力线载波通信技术领域，尤其涉及一种面向MIMO‑PLC系统的极化编码级联空时编码的编码方法。方法包括：S1.通过高斯近似对发送端信息源进行极化编码；S2.通过二进制相位键控对所述极化码进行调制，得到调制后的符号；S3.将调制后得到的符号通过空时编码器，使得极化编码与空时编码级联，构造出PC‑STBC编码；S4.将PC‑STBC编码的信息通过发送端发送给接收端，接收端接收到所述PC‑STBC编码后进行译码。本发明的方法通过空时编码给系统带来了分集增益、通过极化码优秀的纠错能力给系统带来了编码增益，使MIMO‑PLC系统误码性能得到有效改善。

技术领域

本发明涉及电力线载波通信技术领域，尤其涉及一种面向MIMO-PLC系统的极化编码级联空时编码的编码方法。

背景技术

电力线通信是以现有电力传输线路作为传输媒介传送数据的一种传输方式。随着智能电网的发展，电力线通信相比典型的无线基础设施，具有不需要任何基础设施，以及电力网络覆盖范围更广的优势，使得电力线通信已经成为了主要的通信方式之一。在家庭网络中，不同房间隔墙对无线信号具有很强的阻隔作用，电力线通信可以有效弥补无线通信在家庭网络中的缺陷，加快了电力线通信在家庭网络中的发展。然而，电力线的设计目的是在不考虑通信的情况下传输电力，由于电力线上不断变化的负载，导致电力线信道中存在严重的多径衰弱和噪声干扰。

随着5G时代的到来，传统的单输入单输出电力线通信系统已经不能满足发展需求，将无线通信的MIMO系统引入到电力线系统中，可增大电力线的信道容量和传输效率。在低压配电系统中，电力线主要由相线、零线、地线构成，各导线之间两两组合可构成多输入多输出电线通信(Multipleinputmultipleoutputpowerlinecarrier communication，MIMO-PLC)系统。为了有效的对抗恶劣的PLC信道环境，提升PLC系统误码性能，信道编码技术显得尤为重要。文献(陈果,彭小峰,曹阳,等.电力线通信中Raptor级联编码方案研究[J].重庆理工大学学报(自然科学),2019,33(3):169-173+179)、(陈果,曹阳,彭小峰,等.电力线通信中喷泉码级联研究[J].激光杂志,2020,41(6):111–115)研究了喷泉编码对PLC系统误码性能的影响，提出的CRC-Raptor级联编码方案相比传统的Raptor编码对PLC系统误码性能提升更大。文献(Jianqi L,Zhe Z,Chuanyuan Z,等.A Code Scheme for G3-PLCPhysical Layer Specification Based on Turbo Code[A].2021 2nd InformationCommunication Technologies Conference(ICTC)[C].2021:11–15)把G3-PLC物理层规范中RS编码替换为LDPC编码，结果表明在相同码长情况下，LDPC编码在高斯白噪声信道和有色背景噪声信道中系统误码性能更优。文献(Wang X,Hong H,Wang K,等.Performance ofLDPC and Turbo Coded Power Line Communication over Multipath Channel andNarrowband Noise[A].2022 2nd Asia-Pacific Conference on CommunicationsTechnology and Computer Science(ACCTCS)[C].2022:263–269)研究了turbo编码与LDPC编码在PLC系统中的误码性能，通过仿真分析，随着码长的增加turbo码与LDPC码误码性能越好。文献(Hadi A,Rabie K M,Alsusa E.Polar codes based OFDM-PLC systems in thepresence of middleton class-A noise[A].2016 10th International Symposium onCommunication Systems,Networks and Digital Signal Processing(CSNDSP)[C].2016:1–6)分析了极化编码与LDPC编码不同码长对PLC系统误码性能的影响，仿真表明PLC系统采用极化编码误码性能更优。文献(Liu J,Dai X,Ge H,等.On the SCL Decoding of PolarCodes in Power Line Communications[A].2022 IEEE/ACIS 22nd InternationalConference on Computer and Information Science(ICIS)[C].2022:137–139)研究了极化码SCL译码算法对PLC系统误码性能的影响，研究表明提出的SCL算法可以提高系统的解码能力，从而提高系统的误码性能。