[发明专利]一种信道冲击响应与脉冲噪声联合估计方法、系统及设备

说明书

本发明公开了一种信道冲击响应与脉冲噪声联合估计方法、系统及设备，本发明通过建立MIMO‑PLC信道模型以及噪声模型分别求解出MIMO‑PLC信道每个接收端的信道频率响应以及噪声，并在此基础上计算MIMO‑PLC信道接收信号；通过利用信道的相关性以及信道冲击响应与脉冲噪声的稀疏特性，基于快速块稀疏贝叶斯学习(BSBL‑FM)法，利用块稀疏能够有效挖掘物理信号的结构和空间分布信息，从而显著的改善稀疏重构算法的性能，稀疏贝叶斯学习法能够充分挖掘和利用数据的先验信息，假设先验信息的概率分布情况，对要解决的问题进行数学建模，对信道冲击响应与脉冲噪声进行联合估计，有效提高了MIMO‑PLC系统的抗噪性能以及对信道冲击响应以及脉冲噪声进行估计的准确性。

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种信道冲击响应与脉冲噪声联合估计方法、系统及设备。

背景技术

电力线通信(power line communication，PLC)是一项使用电力线传输数据信号的技术。因为电力线系统具有线路分布广泛、安装成本低廉等优势，在智能电网、家庭自动化、办公自动化等领域中PLC被广泛认为是一种重要的通信方式。一般地，按照电力线所传输的电压等级，可将PLC分为三类：低压电力线通信(通常指220V/380V电压等级)；中压电力线通信(通常指10kV电压等级)；高压电力线通信(通常指35kV及以上电压等级)。随着智能电网、智能家居建设通信需求的增长，高速、宽带PLC成为目前发展的主要趋势。为了加速PLC的发展，将多输入多输出(multiple-input multiple-output，MIMO)技术引入低压PLC中可以有效实现系统性能的进一步提升。MIMO-PLC系统利用多个传输信道，可以提供更大的信道容量与更高的数据速率。信道状态信息(channel state information，CSI)的准确性将直接影响MIMO-PLC系统的整体性能，因此精确的信道估计技术是保证通信质量的关键。

噪声亦是影响通信质量的主要因素之一，低压PLC网络作为供电专用网其最典型的特征是其终端接有大量的电气设备，这些电气设备运转产生的干扰直接作用于PLC信道，是PLC通信系统中的主要噪声源之一。PLC信道噪声整体呈现出非高斯、非平稳的特性，用以表征通信系统噪声的经典加性高斯白噪声(additive white gaussian noise，AWGN)模型不再适用于PLC信道噪声。根据噪声自身特性将电力线信道噪声分为背景噪声和脉冲噪声(impulse noise，IN)，背景噪声通常由普通家用电器和众多频段的无线电广播产生，而IN主要由用电设备突然切入或切出等一系列突发情况产生。相比之下，背景噪声平均功率较小，频谱很宽，类似于AWGN；IN时变性强且功率大，对信号传输影响更大。IN的存在使传统信道估计技术的性能降低，因此，在具有IN的情况下对MIMO-PLC系统进行精确的信道估计是至关重要的。