專利名稱：遠(yuǎn)動信號的多載波調(diào)制方法與解調(diào)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種遠(yuǎn)動信號的多載波調(diào)制方法與解調(diào)方法。
背景技術(shù)：
(1) 單邊帶電力線載波機(jī)一般采用頻移鍵控調(diào)制方式(FSK)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)動信號 的傳輸，在話音與遠(yuǎn)動復(fù)用時遠(yuǎn)動信號的傳輸速率不超過600b/s，在遠(yuǎn)動專 用時遠(yuǎn)動信號的傳輸速率不超過1200b/s。為了提高遠(yuǎn)動信號的傳輸速率， 必須采用一種帶寬效率高的調(diào)制技術(shù)。
(2) 隨著數(shù)字式電力線載波機(jī)在電力線載波通信中的廣泛應(yīng)用，徹底解決 了單邊帶電力線載波機(jī)遠(yuǎn)動傳輸速率不超過1200b/s的問題。但是數(shù)字式載 波機(jī)并不是萬能的，由于其傳輸容量高，對載波通道的信噪比有一定的要 求，因此在現(xiàn)場會出現(xiàn)一些載波通道無法滿足數(shù)字式電力線載波機(jī)的運(yùn)行條 件，而只能使用單邊帶電力線載波機(jī)，此時為了使遠(yuǎn)動信號的傳輸速率不低 于1200b/s，不能采用頻移鍵控調(diào)制方式(FSK)，必須采用頻帶利用率高的調(diào) 制技術(shù)對遠(yuǎn)動信號進(jìn)行處理，比如可采用單載波八進(jìn)制正交振幅調(diào)制 (8QAM)來完成單邊帶電力線載波機(jī)復(fù)用傳輸一路2400bps或兩路1200bps的 遠(yuǎn)動，但由于電力線載波通道的噪聲大、干擾嚴(yán)重，為了最大限度地提高遠(yuǎn) 動信號傳輸?shù)目姑}沖干擾和窄帶干擾的能力，同時有效的提高頻帶的利用 率，在此采用多載波調(diào)制(MCM)原理來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)動信號的傳輸。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的任務(wù)是提供一種遠(yuǎn)動信號的多載波調(diào)制方法與 解調(diào)方法，為最大限度地提高遠(yuǎn)動信號傳輸?shù)目姑}沖干擾和窄帶干擾的能 力，同時有效的提高頻帶的利用率，使單邊帶電力線載波機(jī)遠(yuǎn)動信號傳輸速 率超過1200b/s。為實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明的技術(shù)方案是采用了一種遠(yuǎn)動信號的多載波調(diào) 制方法，設(shè)定多載波調(diào)制的抽樣速率為fs，經(jīng)過N個抽樣點(diǎn)接收到幀長為D 比特串行輸入比特序列，該方法包括步驟如下-
(1) 先對串行輸入比特序列進(jìn)行串并變換得到并行序列[dO，...,dD-l]T， 在并行序列前插入Ns比特同步序列，
(2) 對并行序列進(jìn)行編碼得到幀長為L比特的并行序列[SO...SL-l] T，
其中
L=D+Ns (4)
(3) 采用M-QAM的調(diào)制方式，將L比特的并行序列[SO，...,SL-l] T， 分成Nf個組，每組log2M比特
Nf=L/log2M (5) 得到由Nf個獨(dú)立的QAM子載波組成的多載波調(diào)制MCM,所有子載波 都有M個星座點(diǎn)可以選擇，
Nf個子載波完成相應(yīng)的信號調(diào)制映射形成調(diào)制信息序列X(k)，艮P: X(k)=[X0，...，XNf-l] T (6)
(4) 對信息序列X(k)進(jìn)行離散傅里葉反變換(IDFT)，計(jì)算出多載波調(diào) 制(MCM)己調(diào)信號的時域抽樣序列y(n):
y(n)=丄Fx(k)e^郝n=0,l,...，N-l (7)
N k=0
(5) 對于復(fù)信號y(n)，取y(n)的實(shí)部得到實(shí)信號yr(n)，
yr(n)=Re{y(n)} (8)
(6) 再作D/A變換，最終得到多載波調(diào)制MCM已調(diào)信號的時域波形
yr(t)。
所述fs=9600Hz ，取每6個字節(jié)作為一幀進(jìn)行多載波調(diào)制，假設(shè)數(shù)據(jù)是 異步傳輸，l個起始位、8個數(shù)據(jù)位、l個停止位，貝"
rbN/fs《60 (12) 艮P: N《60fs/rb=576000/rb (13)在進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換之前，去掉起始位和停止位，保留8個數(shù)據(jù)位，每幀傳
輸48個比特?cái)?shù)據(jù)流，每N個抽樣點(diǎn)進(jìn)行組幀處理。
所述的發(fā)送數(shù)據(jù)之前在幀的首部加的幀同步序列，其長度Ns=12比特， S=011111111110，所述的對并行序列進(jìn)行編碼，是對在發(fā)送端檢驗(yàn)要傳輸?shù)?字節(jié)，如果某一個字節(jié)中有5個連"1"，則此字節(jié)的第5位由"1"變?yōu)?"0"，同時設(shè)置對應(yīng)的編碼標(biāo)志置"1"。
在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流中插有相位和幅度是己知的同步信號矢量。
所述插入的獨(dú)立的同步信號，是在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流中每4個子載波插入1 個子載波同步信號矢量，即每5個為1組，每組中間的子載波是1個相位為 O幅度為l+V3的標(biāo)準(zhǔn)同步信號矢量。與上述的遠(yuǎn)動信號的多載波調(diào)制方法對應(yīng)，本發(fā)明還提供了遠(yuǎn)動信號的 多載波的解調(diào)方法，接收端先對接收信號yr(t)進(jìn)行A/D變換，得到MCM已 調(diào)信號的抽樣序列yr(n)，對該抽樣序列作離散傅里葉變換(DFT)恢復(fù)出原調(diào)
制信息序列X(k): N-l
X(k)=E yr(n)e-j2jmk/N k-O,l,...，N廣l (9)
對調(diào)制信息序列x(k)作信號逆映射、同步、去掉幀同步序列并進(jìn)行解 碼、并串變換即可解調(diào)出原始序列。
接收端通過對接收的比特流進(jìn)行搜索，根據(jù)檢測到幀同步序列s，確定
幀的開始，并據(jù)此劃分幀內(nèi)的數(shù)據(jù)序列；接收端檢査編碼標(biāo)志的內(nèi)容，如果 某一字節(jié)編碼標(biāo)志為"1"，則對相應(yīng)的字節(jié)進(jìn)行譯碼，將其字節(jié)的第5位 應(yīng)置"1"。
接收端通過調(diào)整同步信號的相位與發(fā)送端保持時鐘同步。 所述的調(diào)整同步信號的相位是利用每一組中的同步子載波信號去除同一 組中的子載波信號矢量，從而實(shí)現(xiàn)對子載波信號矢量幅度和相位失真的補(bǔ) 償，當(dāng)同步子載波信號矢量的相位不為零時將其調(diào)整到零相位，其它子載波信號矢量的相位和幅度也作相應(yīng)調(diào)整，此時接收端與發(fā)送端保持時鐘同步， 接收信號能夠正確解調(diào)。
多載波調(diào)制(Multi-carrier Modulation)是指在通道上傳輸信號時利用多個 不同的但依次排列的子載波，每個子載波各自受到數(shù)字信號的調(diào)制，這些載 有傳輸信號的多路子載波一同(即并行)沿通道向接收端傳輸。其基本原理是 把要傳輸?shù)拇袛?shù)據(jù)流分解為若干個并行子數(shù)據(jù)流，使子數(shù)據(jù)流具有較低的 傳輸速率，與單載波調(diào)制相比，在相同的傳輸速率下，多載波系統(tǒng)子載波上 傳輸?shù)臄?shù)據(jù)碼元周期要比單載波調(diào)制長得多，因此短時脈沖噪聲對其碼元的 影響比單載波調(diào)制要小得多，而且由于每個子載波只占整個通道帶寬的一小 部分，脈沖噪聲功率分布到子載波上的功率將減弱，對子載波的干擾相應(yīng)較 小，而對于單載波調(diào)制，每個傳輸?shù)臄?shù)據(jù)碼元占用整個通道帶寬，脈沖噪聲 功率全部加載到傳輸碼元上，對其造成嚴(yán)重干擾，因此采用多載波調(diào)制可以 提高遠(yuǎn)動信號傳輸?shù)目姑}沖干擾和窄帶干擾能力。


圖1為單載波QAM調(diào)制原理框圖2為8QAM星型星座圖3為多載波調(diào)制原理框圖4為多載波解調(diào)原理框圖； 圖5為多載波調(diào)制的幀結(jié)構(gòu)； 圖6為字節(jié)編碼處理；
圖7為帶有同步點(diǎn)的8QAM星型星座圖； 圖8為多載波調(diào)制與解調(diào)硬件方框圖。
具體實(shí)施例方式
1.單載波八進(jìn)制正交振幅調(diào)制(8QAM)原理
單載波8QAM調(diào)制原理框圖如圖l所示，串行發(fā)送的數(shù)據(jù)比特流先進(jìn)行 串并變換，將比特流轉(zhuǎn)換成并行碼元，接著每3個比特(log28)進(jìn)行信號映射 完成從數(shù)據(jù)到信號星座點(diǎn)的映射，得到基帶頻譜X(k)=Ak+jBk (1) 其中Ak為同相分量，Bk為正交分量。由于X(k)為復(fù)數(shù)，因此X(k)也稱
作信號矢量。
對基帶信號進(jìn)行復(fù)調(diào)制，將基帶頻譜搬移到fc處，
y(k)=X(k)ej27ifck (2) 由于y(k)是復(fù)信號，取其實(shí)部得到實(shí)數(shù)字信號yr(k):
yrCkhAkcosP兀fclO畫Bksin(;2兀fck) (" yr(k)經(jīng)D/A輸出，生成QAM信號yr(t)，從式(3)可用看出它是一種對載 波幅度和相位的雙重調(diào)制。
由于調(diào)制方式的誤碼性能取決于信號空間中兩個信號點(diǎn)之間的最小距 離，選擇一個信號功率利用率最優(yōu)的信號星座圖非常重要，如圖2為最優(yōu)的 8QAM星型星座圖。
2.多載波調(diào)制解調(diào)原理與遠(yuǎn)動信號多載波調(diào)制的實(shí)現(xiàn) 2.1多載波調(diào)制解調(diào)原理
本文主要介紹采用離散傅立葉變換的算法來實(shí)現(xiàn)多載波調(diào)制的方法，在 發(fā)送端利用離散傅立葉反變換(IDFT)實(shí)現(xiàn)多載波信號的調(diào)制，在接收端利用 離散傅立葉變換(DFT)進(jìn)行多載波解調(diào)，如圖3、 4分別是多載波調(diào)制與解調(diào) 的原理框圖。
假設(shè)多載波調(diào)制的抽樣速率為fs，經(jīng)過N個抽樣點(diǎn)接收到幀長為D比特 串行輸入比特序列，先對串行輸入比特序列進(jìn)行串并變換得到并行序列 [dO，...，dD-l]T，在并行序列前插入Ns比特同步序列，并對并行序列進(jìn)行編 碼得到幀長為L比特的并行序列[SO...SL-l] T，其中
L=D+Ns (4) 根據(jù)采用的M-QAM的調(diào)制方式，將L比特的并行序列[S0,…，SL-1] T， 分成Nf個組，每組log2M比特
Nf=L/log2M (5)可以看出MCM由Nf個獨(dú)立的QAM子載波組成，所有子載波都有M 個星座點(diǎn)可以選擇，Nf個子載波完成相應(yīng)的信號調(diào)制映射形成調(diào)制信息序列 X(k)，即
X(k)=[XO"..，XNf-l] T (6) 對信息序列X(k)進(jìn)行離散傅里葉反變換(IDFT)，計(jì)算出多載波調(diào)制 (MCM)已調(diào)信號的時域抽樣序列y(n):
y(n)」NS X(k),郝n=0， 1 ，…,N-1 (7)
N k=o
由于y(n)是復(fù)信號，取y(n)的實(shí)部得到實(shí)信號yr(n)，
yr(n)=Re{y(n)} (8) 再作D/A變換，得到MCM已調(diào)信號的時域波形yr(t)。接收端先對接收 信號yr(t)進(jìn)行A/D變換，得到MCM已調(diào)信號的抽樣序列yr(n)，對該抽樣序 列作離散傅里葉變換(DFT)恢復(fù)出原調(diào)制信息序列X(k):
X(k"S1 yr(n)e-j27mk/N k=0， 1,…，N廣1 (9)
n=0
對調(diào)制信息序列X(k)作信號逆映射、同步、去掉幀同步序列并進(jìn)行解
碼、并串變換即可解調(diào)出原始序列。
2.2遠(yuǎn)動信號多載波調(diào)制與解調(diào)的實(shí)現(xiàn)
根據(jù)電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，利用數(shù)字信號處理器(DSP)通過軟件來 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)動信號的多載波調(diào)制與解調(diào)，要做到這一點(diǎn)必須解決幀周期和同步序 列的選擇、數(shù)據(jù)的編碼與解碼、發(fā)送與接收的同步實(shí)現(xiàn)等關(guān)鍵技術(shù)，下面將 詳細(xì)介紹這些關(guān)鍵技術(shù)的解決方案。
2.2.1幀周期(抽樣點(diǎn)數(shù)N)的選擇
電力線載波通道音頻頻帶的最高截止頻率《3940Hz，抽樣速率為fs至少 為最高截止頻率的2倍，艮P:
fs> 7880Hz (10)
10遠(yuǎn)動信號的傳輸速率rb—般為300 9600b/s，為了便于信號處理，取fs 為rb的整數(shù)倍，因此在多載波調(diào)制系統(tǒng)中選取
fs=9600Hz (11) 對于幀周期(抽樣點(diǎn)數(shù)N)，綜合考慮數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t時間以及數(shù)字信 號處理器(DSP)實(shí)現(xiàn)的可能性， 一般取每6個字節(jié)作為一幀進(jìn)行多載波調(diào) 制，假設(shè)數(shù)據(jù)是異步傳輸，l個起始位、8個數(shù)據(jù)位、l個停止位，貝U:
rbN/fs《60 (12) 艮口 N《60fs/rb=576000/rb (13) 當(dāng)rb^200b/s時，N《480，取N-480。 在進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換之前，去掉起始位和停止位，保留8個數(shù)據(jù)位，每幀 傳輸48個比特?cái)?shù)據(jù)流，每N個抽樣點(diǎn)進(jìn)行組幀處理。
具體地，多載波調(diào)制系統(tǒng)中選取抽樣速率為9.6kHz，綜合考慮數(shù)據(jù)傳輸 的延遲時間以及數(shù)字信號處理器(DSP)實(shí)現(xiàn)的可能性， 一般取每6個字節(jié)作 為一幀進(jìn)行多載波調(diào)制，假設(shè)數(shù)據(jù)是異步傳輸，1個起始位、8個數(shù)據(jù)位、1 個停止位，當(dāng)遠(yuǎn)動信號傳輸速率為1200b/s時，抽樣點(diǎn)數(shù)N為480;當(dāng)遠(yuǎn)動 信號傳輸速率為2400b/s時，抽樣點(diǎn)數(shù)N為240;當(dāng)遠(yuǎn)動信號傳輸速率為 4800b/s時，抽樣點(diǎn)數(shù)N為120;每N個抽樣點(diǎn)進(jìn)行組幀處理。 2.2.2幀同步序列的選擇以及數(shù)據(jù)的編碼
由于發(fā)送端與接收端的工作時鐘是相互獨(dú)立的，而多載波調(diào)制是按幀處 理的，因此，在發(fā)送數(shù)據(jù)之前應(yīng)該在幀的首部加一個特殊的序列，即幀同步 序列(S，其長度為Ns比特)，以便在收、發(fā)兩端建立統(tǒng)一的時間基準(zhǔn)，接收 端對接收的比特流進(jìn)行搜索， 一旦檢測到幀同步序列S，就知道了幀的開 始，并據(jù)此劃分幀內(nèi)的數(shù)據(jù)序列。
為了進(jìn)行透明傳輸，即允許所傳輸?shù)男畔⒖梢允侨我獾谋忍匦蛄?，?yīng)設(shè) 法防止在整個比特序列中出現(xiàn)與幀同步序列相同的數(shù)據(jù)流，因此對所傳輸?shù)?信息進(jìn)行編碼，對于幀同步序列S，其長度Ns^2比特，S=011111111110， 多載波調(diào)制的幀結(jié)構(gòu)如圖5所示。在發(fā)送端檢驗(yàn)要傳輸?shù)淖止?jié)，如果某一個字節(jié)中有5個連"1"，則此
字節(jié)的第5位由"1"變?yōu)?0"，同時對應(yīng)的編碼標(biāo)志置"1"。接收端檢
查編碼標(biāo)志的內(nèi)容，如果某一字節(jié)編碼標(biāo)志為"1"，則對相應(yīng)的字節(jié)進(jìn)行
譯碼，將其字節(jié)的第5位應(yīng)置"1"。示意圖如圖6所示，可以看出經(jīng)過編 碼，所傳輸?shù)男畔⑿蛄兄胁粫霈F(xiàn)與幀同步序列相同的數(shù)據(jù)比特序列。另外 在接收端利用編碼標(biāo)志還可以檢測是否有誤碼出現(xiàn)，比如當(dāng)Cl=l時，在譯 碼前如果字節(jié)1的第5位為"1"，則說明有誤碼出現(xiàn)；當(dāng)接收到的字節(jié)數(shù) (Num)大于6時，接收幀出錯。 2.2.3發(fā)送與接收的時鐘同步
時鐘同步是進(jìn)行數(shù)據(jù)同步傳輸?shù)囊豁?xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，它直接決定多載波調(diào)制 與解調(diào)系統(tǒng)的工作是否可靠，為了保證整個系統(tǒng)的性能，必須解決其幀同步 以及調(diào)制與解調(diào)過程中的時鐘同步。如果多載波調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)收發(fā)兩端的 時鐘一致，則在幀同步(見2.2.2)建立后，兩端在時間上步調(diào)一直保持一致。 但收發(fā)兩端的時鐘是有誤差的，不可能保持一致，因此在數(shù)據(jù)的傳輸過程中 必須調(diào)整接收端的時鐘，以保證收發(fā)兩端同步。
實(shí)現(xiàn)同步的方法有3種(1)使用統(tǒng)一的時間標(biāo)準(zhǔn)；(2)利用獨(dú)立的同步 信號；(3)采用由數(shù)據(jù)信號本身提取定時信息的"自同步"。本系統(tǒng)采用第2 種方法，即在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流中插入相位(零相位)和幅度是已知的同步信號矢 量，接收端通過調(diào)整同步信號的相位與發(fā)送端保持時鐘同步。這樣用DSP軟 件容易實(shí)現(xiàn)。
2.2.4多載波調(diào)制與解調(diào)的實(shí)現(xiàn)
在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流中每4個子載波插入1個子載波同步信號矢量，即每5 個為1組，每組中間的子載波是1個相位為0幅度為l+V3的標(biāo)準(zhǔn)同步信號 矢量，其星座圖如圖7所示。在接收端對多載波信號進(jìn)行解調(diào)得到與發(fā)送端 相對應(yīng)的信號序列，由于在發(fā)送端插入的同步子載波信號的相位和幅度是已 知的，每一組子載波信號所占用的頻帶很窄，其幅度和相位響應(yīng)是基本不變 的，因此同一組中的5個子載波信號矢量在電力線載波通道傳輸中產(chǎn)生的幅
12度和相位失真是一致的，利用每一組中的同步子載波信號去除同一組中的子 載波信號矢量，從而實(shí)現(xiàn)對子載波信號矢量幅度和相位失真的補(bǔ)償，當(dāng)同步 子載波信號矢量的相位不為零時將其調(diào)整到零相位，其它子載波信號矢量的 相位和幅度也作相應(yīng)調(diào)整，此時接收端與發(fā)送端保持時鐘同步，接收信號能 夠正確解調(diào)。
當(dāng)遠(yuǎn)動信號的傳輸速率rb =1200b/s時，N=480，此時1幀有69個比 特，需要傳輸?shù)淖虞d波為23個，每5個子載波為1組，加上同步子載波共有 29個子載波(g卩Nf=29)，則分成6個組，此時傳輸1路1200b/s所需的帶寬 為
BT=29 9600/480=580Hz (14)
當(dāng)遠(yuǎn)動信號的傳輸速率為2400b/s和4800b/s時，所需的帶寬分別為 1160Hz和2320Hz，因此對于采用多路數(shù)字韋瓦復(fù)調(diào)制原理的載波機(jī)，在 4kHz的標(biāo)稱帶寬內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)1路話音和1路速率為2400b/s(或2路1200b/s) 的遠(yuǎn)動信號的傳輸。
對29個子載波映射形成調(diào)制信息矢量序列X(k)，進(jìn)行離散傅里葉反變 換(IDFT)，得到
1 28
y(n)=— E X(k)e,2jmk/480 n=0,l，...，479 (15) 480 k=o
由于y(n)是復(fù)信號，取y(n)的實(shí)部得到實(shí)信號yr(n)，再作D/A變換，完 成遠(yuǎn)動信號的多載波調(diào)制。遠(yuǎn)動信號的多載波解調(diào)基本上是調(diào)制的反過程， 這里不再詳細(xì)介紹。
3.遠(yuǎn)動信號多載波調(diào)制與解調(diào)的硬件實(shí)現(xiàn)方案
遠(yuǎn)動信號多載波調(diào)制與解調(diào)利用高速DSP(數(shù)字信號處理)、多通道音頻 編解碼器(CODEC) 、 RS232接口轉(zhuǎn)換器、微控制器(MCU)等來實(shí)現(xiàn)(如圖8 所示)。
由數(shù)據(jù)終端輸出的數(shù)據(jù)信號("1"或"0")經(jīng)RS232接口轉(zhuǎn)換器進(jìn)行電 平轉(zhuǎn)換后送到DSP， DSP進(jìn)行串并變換、幀同步插入及編碼、信號映射、IDFT后得到多載波調(diào)制(MCM)已調(diào)信號的時域抽樣序列y(n)，取y(n)的實(shí) 部，然后通過多通道音頻編解碼器(CODEC)的D/A輸出多載波調(diào)制信號。接 收到的多載波調(diào)制信號經(jīng)多通道音頻編解碼器(CODEC)的A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信 號并送到DSP， DSP進(jìn)行DFT、信號逆映射、時鐘同步、刪除幀同步序列并 進(jìn)行解碼、并串變換恢復(fù)出原始數(shù)據(jù)，經(jīng)RS232接口轉(zhuǎn)換器進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后 送到數(shù)據(jù)終端。PC機(jī)通過微控制器(MCU)對多載波調(diào)制信號的中心頻率、傳 輸速率、異同步以及發(fā)送電平等調(diào)制與解調(diào)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，以滿足各種傳輸 協(xié)議的要求。
采用多載波調(diào)制與解調(diào)技術(shù)，大大提高了單邊帶電力線載波機(jī)傳輸遠(yuǎn)動 信號的能力，在4kHz的標(biāo)稱帶寬內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)1路話音復(fù)用1路速率為 2400b/s或2路速率為1200b/s的遠(yuǎn)動信號；可以實(shí)現(xiàn)1路傳真復(fù)用1路速率 為600b/s的遠(yuǎn)動信號；在專用方式下可以傳輸1路速率為4800b/s或2路速 率為2400b/s以及4路速率為1200b/s的遠(yuǎn)動信號。
權(quán)利要求
1、一種遠(yuǎn)動信號的多載波調(diào)制方法，其特征在于，設(shè)定多載波調(diào)制的抽樣速率為fs，經(jīng)過N個抽樣點(diǎn)接收到幀長為D比特串行輸入比特序列，該方法包括步驟如下(1)先對串行輸入比特序列進(jìn)行串并變換得到并行序列[d0，...，dD-1]T，在并行序列前插入Ns比特同步序列，(2)對并行序列進(jìn)行編碼得到幀長為L比特的并行序列[S0...SL-1]T，其中L＝D+Ns(4)(3)采用M-QAM的調(diào)制方式，將L比特的并行序列[S0，...，SL-1]T，分成Nf個組，每組log2M比特Nf＝L/log2M(5)得到由Nf個獨(dú)立的QAM子載波組成的多載波調(diào)制MCM，所有子載波都有M個星座點(diǎn)可以選擇，Nf個子載波完成相應(yīng)的信號調(diào)制映射形成調(diào)制信息序列X(k)，即X(k)＝[X0，. ..，XNf-1]T (6)(4)對信息序列X(k)進(jìn)行離散傅里葉反變換(IDFT)，計(jì)算出多載波調(diào)制(MCM)已調(diào)信號的時域抽樣序列y(n)(5)對于復(fù)信號y(n)，取y(n)的實(shí)部得到實(shí)信號yr(n)，yr(n)＝Re{y(n)} (8)(6)再作D/A變換，最終得到多載波調(diào)制MCM已調(diào)信號的時域波形yr(t)。
2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的遠(yuǎn)動信號的多載波調(diào)制方法，其特征在于，所述f^9600Hz，取每6個字節(jié)作為一幀進(jìn)行多載波調(diào)制，假設(shè)數(shù)據(jù)是異步 傳輸，l個起始位、8個數(shù)據(jù)位、l個停止位，貝U: rbN/fs《60 (12) 艮口 N《60fs/rb=576000/rb (13) 在進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換之前，去掉起始位和停止位，保留8個數(shù)據(jù)位，每幀傳 輸48個比特?cái)?shù)據(jù)流，每N個抽樣點(diǎn)進(jìn)行組幀處理。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)動信號的多載波調(diào)制方法，其特征在于，所 述的發(fā)送數(shù)據(jù)之前在幀的首部加的幀同步序列，其長度Ns=12比特， S=011111111110，所述的對并行序列進(jìn)行編碼，是對在發(fā)送端檢驗(yàn)要傳輸?shù)?字節(jié)，如果某一個字節(jié)中有5個連"1"，則此字節(jié)的第5位由"1"變?yōu)?0"，同時設(shè)置對應(yīng)的編碼標(biāo)志置"1"。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3任一條所述的遠(yuǎn)動信號的多載波調(diào)制方法， 其特征在于，在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流中插有相位和幅度是已知的同步信號矢量。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的遠(yuǎn)動信號的多載波調(diào)制方法，其特征在于，所 述插入的獨(dú)立的同步信號，是在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流中每4個子載波插入l個子載 波同步信號矢量，即每5個為1組，每組中間的子載波是1個相位為0幅度 為l+V3的標(biāo)準(zhǔn)同步信號矢量。
6、 一種與權(quán)利權(quán)利要求l所述的遠(yuǎn)動信號的多載波調(diào)制方法對應(yīng)的解 調(diào)方法，其特征在于，接收端先對接收信號》(t)進(jìn)行A/D變換，得到MCM 已調(diào)信號的抽樣序列》(n)，對該抽樣序列作離散傅里葉變換(DFT)恢復(fù)出原 調(diào)制信息序列X(k):<formula>formula see original document page 3</formula>(9) 對調(diào)制信息序列X(k)作信號逆映射、同步、去掉幀同步序列并進(jìn)行解碼、并串變換即可解調(diào)出原始序列。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的遠(yuǎn)動信號的多載波解調(diào)方法，其特征在于，接收端通過對接收的比特流進(jìn)行搜索，根據(jù)檢測到幀同步序列s，確定幀的開始，并據(jù)此劃分幀內(nèi)的數(shù)據(jù)序列；接收端檢査編碼標(biāo)志的內(nèi)容，如果某一 字節(jié)編碼標(biāo)志為"1"，則對相應(yīng)的字節(jié)進(jìn)行譯碼，將其字節(jié)的第5位應(yīng)置"r 。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的遠(yuǎn)動信號的多載波解調(diào)方法，其特征在 于，接收端通過調(diào)整同步信號的相位與發(fā)送端保持時鐘同步。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的遠(yuǎn)動信號的多載波解調(diào)方法，其特征在于， 所述的調(diào)整同步信號的相位是利用每一組中的同步子載波信號去除同一組中 的子載波信號矢量，從而實(shí)現(xiàn)對子載波信號矢量幅度和相位失真的補(bǔ)償，當(dāng) 同步子載波信號矢量的相位不為零時將其調(diào)整到零相位，其它子載波信號矢 量的相位和幅度也作相應(yīng)調(diào)整，此時接收端與發(fā)送端保持時鐘同步，接收信
全文摘要
本發(fā)明涉及一種遠(yuǎn)動信號的多載波調(diào)制與解調(diào)方法，通過合理的幀周期(抽樣點(diǎn)數(shù)N)的選擇、幀同步序列的選擇以及數(shù)據(jù)的編碼、發(fā)送與接收的時鐘同步等措施，同時在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流中每4個子載波插入1個子載波同步信號，在接收端對多載波信號進(jìn)行解調(diào)得到與發(fā)送端相對應(yīng)的信號序列，使接收端與發(fā)送端保持時鐘同步，接收信號能夠正確解調(diào)。多載波調(diào)制與解調(diào)采用離散傅里葉反變換和傅里葉變換分別實(shí)現(xiàn)。最大限度地提高了遠(yuǎn)動信號傳輸?shù)目姑}沖干擾和窄帶干擾的能力，同時有效的提高頻帶的利用率，使單邊帶電力線載波機(jī)遠(yuǎn)動信號傳輸速率超過1200b/s。
文檔編號H04L27/10GK101447959SQ20081009103
公開日2009年6月3日 申請日期2008年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月29日
發(fā)明者王奎甫, 王宏淼, 蘇陸軍 申請人:許繼集團(tuán)有限公司;許昌許繼昌南通信設(shè)備有限公司