專利名稱：一種基于時頻編碼的電力線載波通信的發(fā)送方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力線載波通信技術(shù)，尤其涉及一種基于時頻編碼的電力線載波通信的方法和裝置。
背景技術(shù)：
電力線載波通信是一種利用電力線作為傳輸媒介進(jìn)行載波傳輸?shù)囊环N通信方式。 電力線在輸送工頻電流的同時，還可以傳送載波信號，非常經(jīng)濟(jì)實用。因此，電力線載波通信目前已經(jīng)成為通信研究領(lǐng)域中的熱點之一。電力線載波通信具有其特殊性，其利用的信道是以傳輸50Hz電能為目的電力線， 所以，在電力線載波通信中，除了信號失真、線路上的損失和多徑效應(yīng)之外，噪聲是影響電力線載波通信的最重要的因素。與無線通信信道不同，電力線載波通信中的噪聲不是加性高斯白噪聲(AWGN)，電力線信道中頻率在幾百KHz到20MHz范圍內(nèi)的噪聲包括有色背景噪聲、窄帶噪聲、與主頻不同步的周期性沖擊噪聲、與主頻同步的周期性沖擊噪聲以及不同步的沖擊噪聲，其中，有色背景噪聲、窄帶噪聲、與主頻不同步的周期性沖擊噪聲通常在幾秒到幾分鐘，甚至幾小時都保持不變，而與主頻同步的周期性沖擊噪聲和不同步的沖擊噪聲通常隨時間快速變化，例如，在幾微秒或幾毫秒內(nèi)就會發(fā)生變化，且具有一定的不預(yù)期性。 這種具有不預(yù)期性的噪聲容易引起傳輸數(shù)據(jù)的突發(fā)性錯誤，導(dǎo)致電力線傳輸?shù)男阅芟陆?。在現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用擴(kuò)頻和OFDM技術(shù)來克服上述問題。其中，擴(kuò)頻技術(shù)具有很強(qiáng)的抗干擾能力，OFDM技術(shù)可以克服電力線上固有的高噪聲、多徑效應(yīng)和頻率衰減等現(xiàn)象。將擴(kuò)頻和OFDM技術(shù)相結(jié)合，可以有效地利用電力線實現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)通信傳輸。目前，我國電力線載波通信的應(yīng)用已經(jīng)較為普遍了，例如，在日常生活中用于遠(yuǎn)程抄表、在工業(yè)生產(chǎn)中用于礦井作業(yè)數(shù)據(jù)的傳送。在某些應(yīng)用領(lǐng)域中，由于傳輸數(shù)據(jù)具有一定的特殊性(例如礦井作業(yè)中涉及安全的相關(guān)信息)，所以，對于電力線載波通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃砸笫欠浅８叩?。基于上述考慮，本發(fā)明提出了一種基于時頻編碼的電力線載波通信的發(fā)送方法和裝置，利用時間分集和頻率分集以進(jìn)一步提高電力線載波通信傳輸?shù)目煽啃浴?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于時頻編碼的電力線載波通信的發(fā)送方法和裝置，通過獲得時間和頻率上的分集增益，有效地提高電力線載波通信傳輸?shù)目煽啃?。根?jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供了一種基于時頻編碼的電力線載波通信的發(fā)送方法，該發(fā)送方法的步驟包括對發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)頻處理，形成多個碼片；對所述多個碼片進(jìn)行時頻編碼，形成多路傳輸數(shù)據(jù)，其中，對于任何一路傳輸數(shù)據(jù)，均存至少一路另外的傳輸數(shù)據(jù)與其正交；將所述多路傳輸數(shù)據(jù)映射到多個相互正交頻分復(fù)用的子載波上；
將所述子載波上的傳輸數(shù)據(jù)耦合至電力線上進(jìn)行傳輸。根據(jù)本發(fā)明另一個方面，本發(fā)明還提供一種基于時頻編碼的電力線載波通信的發(fā)送裝置，包括擴(kuò)頻模塊，用于對發(fā)送信號進(jìn)行擴(kuò)頻處理，形成多個碼片；時頻編碼模塊，用于對所述多個碼片進(jìn)行時頻編碼，形成多路傳輸數(shù)據(jù)，其中，對于任何一路傳輸數(shù)據(jù)，均存至少一路另外的傳輸數(shù)據(jù)與其正交；OFDM調(diào)制模塊，用于將所述多路傳輸數(shù)據(jù)映射到多個相互正交頻分復(fù)用的子載波上；耦合模塊，用于將所述子載波上的傳輸數(shù)據(jù)耦合至電力線上進(jìn)行傳輸。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點通過對發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行時頻編碼，獲得在時域上和頻域上的分集增益，從而有效地提高了電力線載波通信傳輸?shù)目煽啃?。此外，由于時頻編碼后的傳輸數(shù)據(jù)具有正交性，便于在接收端直接采用性能良好的最大似然檢測進(jìn)行譯碼，所以不會增加接收端譯碼的復(fù)雜度。


通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯圖1為根據(jù)本發(fā)明一個方面的基于時頻編碼的電力線載波通信的發(fā)送方法流程圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的基于時頻編碼的電力線載波通信的發(fā)送流程框圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的對時頻編碼后的多路傳輸數(shù)在時間和子載波上進(jìn)行映射的示意圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的對時頻編碼后的多路傳輸數(shù)在時間和子載波上進(jìn)行映射的示意圖；以及圖5為根據(jù)本發(fā)明又一個方面的基于時頻編碼的電力線載波通信發(fā)送裝置的示意圖。
具體實施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。圖1為根據(jù)本發(fā)明一個方面的基于時頻編碼的電力線載波通信的發(fā)送方法流程圖，圖2為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的基于時頻編碼的電力線載波通信的發(fā)送流程框圖，下面將結(jié)合圖1和圖2對本發(fā)明所提供的基于時頻編碼的電力線載波通信的發(fā)送方法進(jìn)行具體說明。如圖1所示，該方法包括以下步驟在步驟SlOl中，對發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)頻處理，形成多個碼片。具體地，首先，在擴(kuò)頻處理之前，對電力線載波通信的信號源進(jìn)行信源編碼、信道編碼、交織、基帶調(diào)制等一系列常規(guī)處理。其中，當(dāng)信號源為模擬信號時，可以采用例如幅度調(diào)制、角度調(diào)制、相位調(diào)制等方式對該模擬信號進(jìn)行基帶調(diào)制；當(dāng)信號源為數(shù)字信號時，可以采用例如PAM、BPSK、QPSK、QAM等方式對該數(shù)字信號進(jìn)行基帶調(diào)制?；鶐д{(diào)制結(jié)束后，通過串/并變換形成并列的多路發(fā)送數(shù)據(jù)。接著，使用擴(kuò)頻碼對各路發(fā)送數(shù)據(jù)分別進(jìn)行擴(kuò)頻處理。在本實施例中，采用的擴(kuò)頻技術(shù)為直接序列擴(kuò)頻(DS-SQ技術(shù)，即CDMA技術(shù)，通過使用高速率的偽隨機(jī)序列與發(fā)送數(shù)據(jù)做模2加或者相乘，產(chǎn)生一個速率與偽隨機(jī)序列速率相同的擴(kuò)頻序列(下文中簡稱為碼片)，以達(dá)到擴(kuò)展發(fā)送數(shù)據(jù)頻譜的目的。在其他實施例中， 擴(kuò)頻的方法還包括跳頻擴(kuò)頻(FH-SS)、跳時擴(kuò)頻(TH-SS)以及線性調(diào)頻(Chirp)。接著，執(zhí)行步驟S 102，對所述多個碼片進(jìn)行時頻編碼，形成多路傳輸數(shù)據(jù)，其中， 對于任何一路傳輸數(shù)據(jù)，均存至少一路另外的傳輸數(shù)據(jù)與其正交。具體地，首先，對擴(kuò)頻后形成的多個碼片進(jìn)行分組，然后，對每組內(nèi)的碼片通過編碼矩陣的映射，以完成時頻編碼。每組內(nèi)的碼片通過編碼矩陣映射后，可以得到和編碼矩陣形式一致的傳輸矩陣，該傳輸矩陣的每一行(或列)數(shù)據(jù)將通過具有不同頻率的子載波進(jìn)行傳輸，該傳輸矩陣的每一列(或行)數(shù)據(jù)將在不同時刻進(jìn)行傳輸。當(dāng)一個碼片通過編碼矩陣的映射后，在生成的傳輸矩陣中多次出現(xiàn)，就說明該碼片將會在不同的時間和/或不同的頻率進(jìn)行傳輸，從而可以實現(xiàn)時間分集和/或頻率分集的增益，進(jìn)而提高傳輸數(shù)據(jù)的可靠性。除了希望達(dá)到時間分集和頻率分集增益，基于接收端譯碼復(fù)雜度的考慮，所述編碼矩陣應(yīng)具有基于正交設(shè)計的結(jié)構(gòu)，即，編碼矩陣的行元素與行元素(或者列元素與列元素) 之間的內(nèi)積為0，從而便于在接收端使用最大似然檢測進(jìn)行譯碼。由于編碼矩陣的行元素與行元素(或者列元素與列元素)之間是正交的，所以每組內(nèi)的碼片通過該編碼矩陣映射后所的到的多路傳輸數(shù)據(jù)也是相互正交的。下面，將對編碼矩陣的構(gòu)造進(jìn)行具體說明。對于基帶調(diào)制后的傳輸信號為實信號的情況下，2X2編碼矩陣)(2的形式如下
權(quán)利要求
1.一種基于時頻編碼的電力線載波通信的發(fā)送方法，該方法的步驟包括對發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)頻處理，形成多個碼片；對所述多個碼片進(jìn)行時頻編碼，形成多路傳輸數(shù)據(jù)，其中，對于任何一路傳輸數(shù)據(jù)，均存至少一路另外的傳輸數(shù)據(jù)與其正交；將所述多路傳輸數(shù)據(jù)映射到多個相互正交頻分復(fù)用的子載波上；將所述子載波上的傳輸數(shù)據(jù)耦合至電力線上進(jìn)行傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)送方法，其中，所述對所述多個碼片進(jìn)行時頻編碼，形成多路傳輸數(shù)據(jù)的步驟包括將所述多個碼片進(jìn)行分組，并將每個分組內(nèi)的碼片通過編碼矩陣的映射，形成多路傳輸數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)送方法，其中，所述編碼矩陣為正交矩陣。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的發(fā)送方法，其中將所述每個分組內(nèi)的碼片經(jīng)過時頻編碼后所形成多路傳輸數(shù)據(jù)映射至相互正交頻分復(fù)用的多個子載波上，該多個子載波相互之間存在一定的頻率間隔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)送方法，其中所述擴(kuò)頻處理包括直接序列擴(kuò)頻、跳頻擴(kuò)頻、跳時擴(kuò)頻或者線性調(diào)頻。
6.一種基于時頻編碼的電力線載波通信的發(fā)送裝置，其中擴(kuò)頻模塊，用于對發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)頻處理，形成多個碼片；時頻編碼模塊，用于對所述多個碼片進(jìn)行時頻編碼，形成多路傳輸數(shù)據(jù)，其中，對于任何一路傳輸數(shù)據(jù)，均存至少一路另外的傳輸數(shù)據(jù)與其正交；OFDM調(diào)制模塊，用于將所述多路傳輸數(shù)據(jù)映射到多個相互正交頻分復(fù)用的子載波上；耦合模塊，用于將所述子載波上的傳輸數(shù)據(jù)耦合至電力線上進(jìn)行傳輸。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)送裝置，其中所述時頻編碼模塊將所述多個碼片進(jìn)行分組，并將每個分組內(nèi)的碼片通過編碼矩陣的映射，形成多路傳輸數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)送裝置，其中，所述編碼矩陣為正交矩陣。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的發(fā)送裝置，其中所述OFDM調(diào)制模塊將所述每個分組內(nèi)的碼片經(jīng)過時頻編碼后所形成多路傳輸數(shù)據(jù)映射至相互正交頻分復(fù)用的多個子載波上，該多個子載波相互之間存在一定的頻率間隔。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)送裝置，其中所述擴(kuò)頻模塊對發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行直接序列擴(kuò)頻、跳頻擴(kuò)頻、跳時擴(kuò)頻或者線性調(diào)頻處理。
全文摘要
一種基于時頻編碼的電力線載波通信的發(fā)送方法，該發(fā)送方法的步驟包括對發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)頻處理，形成多個碼片；對所述多個碼片進(jìn)行時頻編碼，形成多路傳輸數(shù)據(jù)，其中，對于任何一路傳輸數(shù)據(jù)，均存至少一路另外的傳輸數(shù)據(jù)與其正交；將所述多路傳輸數(shù)據(jù)映射到多個相互正交頻分復(fù)用的子載波上；將所述子載波上的傳輸數(shù)據(jù)耦合至電力線上進(jìn)行傳輸。相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種基于時頻編碼的電力線載波通信的發(fā)送裝置。本發(fā)明通過對發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行時頻編碼，獲得在時域上和頻域上的分集增益，從而有效地提高了電力線載波通信傳輸?shù)目煽啃?。此外，由于時頻編碼后的傳輸數(shù)據(jù)具有正交性，便于在接收端直接采用性能良好的最大似然檢測進(jìn)行譯碼，所以不會增加接收端譯碼的復(fù)雜度。
文檔編號H04L1/00GK102299728SQ20111024781
公開日2011年12月28日 申請日期2011年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月24日
發(fā)明者周斌, 紀(jì)飛云 申請人:北京福星曉程電子科技股份有限公司