基于LPLC-OFDM系统的LDPC码改进算法的研究

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近年来,利用低压电力线载波(Low-voltage Power Line Carrier, LPLC)进行数据传输的研究引起了人们的关注和重视。正交频分复用(Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing,OFDM)技术优势明显,主要表现为:抗干扰能力强、频带利用率高、抗码间干扰的能力强等等。OFDM技术的优势恰好可以克服LPLC信道中的各类干扰,保证数据在LPLC系统中高效传输。低密度奇偶校验码(LowDensity Parity Check,LDPC)具有良好的编、译码性能。  本文在此背景下介绍LPLC的信道特性,分析了LPLC信道环境。研究了LDPC理论和译码改进算法,并且仿真分析这些算法的性能。根据LPLC的特性,构造低压电力线正交频分复用技术的通信系统。对LPLC-OFDM系统性能进行仿真分析。主要内容有:  第一,介绍了LPLC信道、OFDM和LDPC码的研究背景、意义以及国内外发展现状。  第二,研究LPLC的信道特性。仿真了Manfred&Klaus模型、自回归(AR)模型和非递归型滤波器(FIR)模型。通过对比分析三种模型的特性,FIR模型能较好的展现LPLC信道多径的特性,而且运用简单的时延和叠加就实现了信号在LPLC中的传输,这种模型对于程序设计也很方便。故选择FIR模型作为LPLC系统的信道模型。  第三,研究了LDPC码理论,改进了LDPC译码算法。仿真分析了多种译码算法的性能。改进译码算法是根据对数域BP(LLR BP)译码的思想,利用逼近置信函数的方法对LLR BP算法进行改进,其实就是将置信函数进行三阶泰勒展开并修正,而后对这种算法进行了性能仿真和分析。  第四,构造低压电力线正交频分复用技术的通信系统,这个系统考虑了LPLC通信信道的特点,将OFDM技术应用在LPLC线路中。首先将LPLC-OFDM系统中各个功能模块逐个分析研究。调制解调方式用BPSK和QPSK,有效改观了系统的复杂度和误码率。对子载波进行预共轭处理,保证傅里叶逆变换之后只存在实信号。LPLC信道的完备响应根据PSAM信道估计方式得出。根据信道的特性选取信道带宽、信道最大时延等参数,最终确定OFDM中的参数,并构建LPLC-OFDM系统。  第五,对LPLC-OFDM系统性能仿真分析。从编码、预共轭、补偿条件、子载波个数等方面对系统进行仿真。最后对维特译码、LDPC译码和改进译码算法在系统中的的性能进行仿真。
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