[发明专利]一种电力线通信信道估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力线通信技术，特别是一种电力线通信信道估计方法。

背景技术

低压电力线通信(Power Line Communication,PLC)是指以低压电力配电线为介质，利用电力网络进行通信。基于OFDM调制技术的电力线通信系统的框图如图1所示。低压配电网主要用于工频交流电传输，网络设计时没考虑用它传输数据，因此低压电力线信道特性对电力线通信的可靠传输影响很大。

实际上，低压电力线信道特性十分复杂，主要包括：

1、每个室内用户的配电网络拓扑分布不同；

2、从变压器到用户的传输环境不同，会造成信号衰减不断变化，使得通信终端需要对信号提供不同的放大倍数；

3、在每个时间段，接入到环路中的电气设备不同，每个网络节点的电气特性随着时间变化；

4、在低压电力线信道中，衰减系数、信道噪声、信道阻抗都随频率而变化；

5、低压配电网络负载的随机启动或停止，会产生脉冲干扰，这对低压电力线上的载波信号会产生严重影响。因此，为了进行低压电力线通信，必须应用信道估计技术，估计出通信信道特性，并用适当的均衡技术来抑制信道对通信性能的影响。

低压电力线信道估计技术主要分为两类，即盲/半盲信道估计方法和基于导频参考信息的信道估计方法(详见Yeo E,et al.High throughput low density parity check decoder architectures.IEEE Global Telecommunications Conference.San Antonio,USA,2001:3019-3024.)。盲/半盲信道估计是指在接收端不使用任何参考信息，或仅使用较少的参考信息，就进行信道估计的方法。由于无参考信息或仅使用较少参考信息，这类方法具有较高的传输效率，但信道估计的准确度低，且计算复杂度也较高。

基于导频参考信息的信道估计是在发送端，在时域或频域插入某些特定的本地前导信息来进行信道估计的方法。该类方法在接收端先估计出特定频点处的信道信息，然后用某种插值算法将其余频点的信道信息计算出来。这类方法计算量小，信道估计准确，适用范围广，但引入导频时会降低传输效率。

为了保证低压电力线通信的可靠性，现有的低压电力线信道估计通常采用基于导频参考信息的信道估计方法，该类方法主要包括基于最小二乘的信道估计方法和最小均方误差的信道估计方法。参考信息的分布常用导频图来表示，通常导频分布有三种方式，分别为块状导频、梳状导频和离散导频，如图2、3、4所示。

尽管基于参考信息的信道估计方法具有估计性能较好的优点，但是该方法具有信道利用率不高等问题。

徐以涛，王金龙等.在2010年公开号为201010548305.8的中国专利“基于最大时延实时估计的MMSE信道估计方法”中提出了一种基于最小均方误差(Minimum Mean Square Error，MMSE)的电力线信道估计方法。该方法采用梳状导频，针对最小二乘LS信道估计值，首先通过IDFT变换进入时域，然后对时域估计值进行能量平均，得到近似的信道功率延迟分布，再利用该分布估计信道的最大多径时延，随后将信道最大多径时延的估计值代入公式，得到与实际信道最大多径时延相匹配的相关函数，以此进行MMSE信道估计。

步骤1：基于最小二乘LS的信道估计；

设x(n)为发送信号，h(n)为信道时域单位冲激响应，w(n)为信道噪声，则接收信号y(n)表示为

y(n)=x(n)⊗h(n)+w(n)]]>

其中表示卷积运算。

对上式进行傅立叶变换，则有