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低压电力线通信是使用电力线作为通信介质的一种通信方式。电力线具有线路分布广和不需要重新布线的特点,为家庭网络提供极为便利的通信方式。但是电力线信道环境比较恶劣,主要表现为存在多径效应引起的衰落和种类丰富的噪声。因此,在衰落信道和复杂的噪声环境中,提高通信的有效性和可靠性是目前低压电力线通信研究的热点。 ITU-T于2010年新推出最新一代家庭组网通信标准G.hn,将电力线等三种介质组合在一起,以实现家庭宽带通信。G.hn标准提供公共和私人网络接入的解决方案,受到网络提供商和终端设备商的大力支持。相对其他家庭互联技术,G.hn使用更宽的带宽(高达100MHz),LDPC码作为信道编码方案,灵活的调制方式(BPSK~4096 QAM)。G.hn标准最大可以提供1Gbps物理层的通信速率。 准循环低密度奇偶校验码(quasi-cyclic low-density parity-check,QC-LDPC)因其优于turbo码的性能、更低的复杂度、高吞吐量和易于硬件实现等在现代通信标准中得到广泛的应用。在保证QC-LDPC码性能的条件下,降低计算复杂度是目前QC-LDPC编译码研究的重要问题。 本文以G.hn标准的QC-LDPC码应用为研究背景,主要完成以下工作: 1.分析了电力线信道的特点,介绍了信道衰落特性和噪声特性以及常见的电力线信道建模方式。 2.研究QC-LDPC码不同的编码算法,结合其校验矩阵的结构特点,给出了一种适合芯片设计的QC-LDPC编码的算法。 3.研究QC-LDPC码的不同的译码算法,分析了在G.hn标准中QC-LDPC码不同的译码算法的性能和复杂度,实现了适合G.hn标准中QC-LDPC译码算法,使得译码器设计在性能和复杂度两方面综合优势最大。 4.采集家庭内部电力线上的噪声,并进行数据处理和特征提取工作。在此基础上,对电力线噪声进行建模并验证了其有效性。 5.结合经典的信道估计LMS算法和比特分配算法,构建了G.hn基带通信系统并仿真出QC-LDPC码在电力线噪声中性能以及系统性能。系统性能指标主要是系统传输的比特速率和误码率。