專利名稱：一種正交頻分復(fù)用電力線載波通信系統(tǒng)的子載波分配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域，尤其涉及正交頻分復(fù)用(OrthogonalFrequencyDivision Multiplexing, OFDM)電力線載波通信系統(tǒng)的子載波分配技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳遞信息所需的一切結(jié)束設(shè)備的總和稱為通信系統(tǒng)。一般說來，人們會根據(jù)通信系統(tǒng)所應(yīng)用的環(huán)境不同而制定不同的通信協(xié)議或者標準來規(guī)范該應(yīng)用領(lǐng)域的通信系統(tǒng)。通信協(xié)議的制定是通信系統(tǒng)標準化的前提，是后續(xù)通信系統(tǒng)實現(xiàn)、應(yīng)用的基礎(chǔ)，因而具有非常重要的意義。通信系統(tǒng)協(xié)議的制定需要對該通信系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境和期望達到的通信指標有著非常深入的研究。而通信協(xié)議的制定正是在深入研究通信系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境和分析期望達到的通信指標的基礎(chǔ)上選擇相應(yīng)的技術(shù)、設(shè)備、傳輸方式等來完成通信目標。 正交頻分復(fù)用(OrthogonalFrequency Division Multiplexing, OFDM)技術(shù)以其超強的抗衰減能力、較高的頻率利用率、適合高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶匦院土己玫目勾a間干擾(Inter-Symbol Interference, ISI)能力已被廣泛應(yīng)用于許多通信領(lǐng)域。例如歐洲數(shù)字音頻廣播(Digital Audio Broadcast, DAB)、數(shù)字視頻廣播(Digital Video Broadcast,DVB)、IEEE802. lla\b\g、中國移動多媒體廣播(China Mobile Multimedia Broadcast,CMMB)等等都采用了 OFDM技術(shù)。對基于OFDM的電力線載波通信系統(tǒng)來說，子載波的分配是通信協(xié)議標準的制定的重要組成部分。選擇合理的子載波分配方法對系統(tǒng)性能的提高具有重要意義。子載波分配方法涉及到導(dǎo)頻的插入和數(shù)據(jù)子載波的分配。OFDM電力線載波通信系統(tǒng)采用擴頻調(diào)制技術(shù)，因此同樣的Symbol會重復(fù)發(fā)送，這也給通信系統(tǒng)的設(shè)計者提供了通過不同的子載波分配方法來提高OFDM電力線載波通信系統(tǒng)對抗電力線信道強干擾和強衰減的能力的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問題本發(fā)明針對電力線信道環(huán)境給OFDM電力線載波通信系統(tǒng)帶來的強干擾和強衰減的問題，提供一種OFDM電力線載波通信系統(tǒng)的子載波分配方法。( 二 )技術(shù)方案為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種正交頻分復(fù)用電力線載波通信系統(tǒng)的子載波分配方法，包括確定OFDM電力線載波通信系統(tǒng)子載波分配的各項參數(shù)；根據(jù)導(dǎo)頻個數(shù)在占用頻帶內(nèi)等間隔插入已知導(dǎo)頻，其余子載波則預(yù)留給數(shù)據(jù)子載波；按照公式Ck(n) =mod(n+(k-l)Xs,N)插入數(shù)據(jù)子載波，完成子載波分配；其中η= 0,1,2... N-Io上述方案中，所述OFDM電力線載波通信系統(tǒng)子載波分配的各項參數(shù)至少包括子載波總數(shù)目、導(dǎo)頻數(shù)目、導(dǎo)頻間隔、數(shù)據(jù)子載波數(shù)目、擴頻次數(shù)和子載波旋轉(zhuǎn)個數(shù)。所述確定OFDM電力線載波通信系統(tǒng)子載波分配的各項參數(shù)，具體包括子載波總數(shù)目=導(dǎo)頻數(shù)目+數(shù)組子載波數(shù)目，導(dǎo)頻間隔=(子載波總數(shù)目-I)/(導(dǎo)頻數(shù)目-I)，擴頻次數(shù)取值范圍為大于O的正整數(shù)，當擴頻次數(shù)為I時即不進行擴頻，子載波旋轉(zhuǎn)個數(shù)為大于O的正整數(shù)，一般小于數(shù)據(jù)子載波數(shù)目。上述方案中，所述占用頻帶是指子載波所在的頻段，所述已知導(dǎo)頻是指為提高系統(tǒng)性能而發(fā)送的一些接收端已知的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)子載波是指子載波中除了已知導(dǎo)頻的其余子載波。所述根據(jù)導(dǎo)頻個數(shù)在占用頻帶內(nèi)等間隔插入已知導(dǎo)頻，其余子載波則預(yù)留給數(shù)據(jù)子載波，具體包括一般子載波首尾都為導(dǎo)頻子載波，導(dǎo)頻子載波的位置為[O導(dǎo)頻間隔*1導(dǎo)頻間隔 *2……導(dǎo)頻間隔*(導(dǎo)頻數(shù)目-I)]。上述方案中，所述公式Ck(n) = mod(n+(k-l) Xs, N)中，η為子載波序列，N為數(shù)據(jù)子載波數(shù)目，k表示擴頻次數(shù)，且N和k都為固定的數(shù)，s表示子載波旋轉(zhuǎn)個數(shù)，Ck(η)則表示k次擴頻的第η個子載波的位置，mod表示取模運算。所述按照公式Ck(η)=mod(n+(k-l)Xs, N)插入數(shù)據(jù)子載波，完成子載波分配，具體包括對于[O N-1]的數(shù)據(jù)子載波，其中N為數(shù)據(jù)子載波數(shù)目，對于不同的擴頻次數(shù)和子載波旋轉(zhuǎn)個數(shù)，帶入上述公式即可得到相應(yīng)的Ck(η)，即為該位置所應(yīng)該放置的數(shù)據(jù)子載波序號。(三)有益效果本發(fā)明所提供的OFDM電力線載波通信系統(tǒng)的子載波分配方法，通過在不同擴頻次數(shù)的Symbol安排不同順序的子載波可以將來自時域和頻域的脈沖噪聲對子載波的干擾降低，因此提高了 OFDM電力線載波通信系統(tǒng)對抗電力線信道強干擾和強衰減的能力。


圖I為依照本發(fā)明實施例的OFDM電力線載波通信系統(tǒng)的子載波分配方法的流程圖；圖2為依照本發(fā)明實施例的OFDM電力線載波通信系統(tǒng)的導(dǎo)頻插入示意圖；圖3為依照本發(fā)明實施例的OFDM電力線載波通信系統(tǒng)的子載波分配示意圖；圖4為依照本發(fā)明實施例對正交頻分復(fù)用電力線載波通信系統(tǒng)的子載波分配方法在MATLAB中進行仿真的示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。如圖I所示，圖I為根據(jù)本發(fā)明的OFDM電力線載波通信系統(tǒng)的子載波分配方法的流程圖，該方法包括以下步驟步驟101 :確定OFDM電力線載波通信系統(tǒng)子載波分配的各項參數(shù)；
所述步驟101中OFDM電力線載波通信系統(tǒng)子載波分配的各項參數(shù)至少包括子載波總數(shù)目、導(dǎo)頻數(shù)目、導(dǎo)頻間隔、數(shù)據(jù)子載波數(shù)目、擴頻次數(shù)和子載波旋轉(zhuǎn)個數(shù)等。其中，子載波總數(shù)目=導(dǎo)頻數(shù)目+數(shù)組子載波數(shù)目，導(dǎo)頻間隔=(子載波總數(shù)目-1)/(導(dǎo)頻數(shù)目-I)，擴頻次數(shù)取值范圍為大于O的正整數(shù)，當擴頻次數(shù)為I時即不進行擴頻，子載波旋轉(zhuǎn)個數(shù)為大于O的正整數(shù)，一般小于數(shù)據(jù)子載波數(shù)目。步驟102 :根據(jù)導(dǎo)頻個數(shù)在占用頻帶內(nèi)等間隔插入已知導(dǎo)頻，其余子載波則預(yù)留給數(shù)據(jù)子載波；所述步驟102中占用頻帶是指子載波所在的頻段，已知導(dǎo)頻是指為了提高系統(tǒng)性能而發(fā)送的一些接收端已知的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)子載波是指子載波中除了已知導(dǎo)頻的其余子載波。一般子載波首尾都為導(dǎo)頻子載波，導(dǎo)頻子載波的位置為[O導(dǎo)頻間隔*1導(dǎo)頻間隔 *2……導(dǎo)頻間隔*(導(dǎo)頻數(shù)目-I)]。步驟103 :按照下面公式插入數(shù)據(jù)子載波，完成子載波分配；Ck(n) = mod (n+(k_l) X s, N)η = 0，1，2· · · N-I其中，η為子載波序列，N為數(shù)據(jù)子載波數(shù)目，k表示擴頻次數(shù)，且N和k都為固定的數(shù)，s表示子載波旋轉(zhuǎn)個數(shù)，Ck (η)則表示k次擴頻的第η個子載波的位置，mod表示取模運算。對于[O N-1]的數(shù)據(jù)子載波，其中N為數(shù)據(jù)子載波數(shù)目，對于不同的擴頻次數(shù)和子載波旋轉(zhuǎn)個數(shù)，帶入上述公式即可得到相應(yīng)的Ck(η)，即為該位置所應(yīng)該放置的數(shù)據(jù)子載波序號。圖2為根據(jù)本發(fā)明的OFDM電力線載波通信系統(tǒng)的導(dǎo)頻插入示意圖，其中黑色圓圈表示導(dǎo)頻位置，白色圓圈表示數(shù)據(jù)子載波。以擴頻3次、旋轉(zhuǎn)3次為例，如圖2所示，導(dǎo)頻位置是固定不變的。圖3為根據(jù)本發(fā)明的OFDM電力線載波通信系統(tǒng)的子載波分配示意圖，其中黑色圓圈表示導(dǎo)頻位置，白色圓圈表示數(shù)據(jù)子載波，白色圓圈中的數(shù)字代表該位置所分配的數(shù)據(jù)子載波序號。如圖3所示，數(shù)據(jù)子載波的位置隨著擴頻次數(shù)的增加而依次旋轉(zhuǎn)?；趫DI提供的OFDM電力線載波通信系統(tǒng)的子載波分配方法，以下結(jié)合一個具體的例子來詳細說明該OFDM電力線載波通信系統(tǒng)的子載波分配方法。首先，確定OFDM電力線載波通信系統(tǒng)子載波分配的各項參數(shù)，假設(shè)子載波總數(shù)目=97、導(dǎo)頻數(shù)目=25、導(dǎo)頻間隔=4、數(shù)據(jù)子載波數(shù)目=72、擴頻次數(shù)=3和子載波旋轉(zhuǎn)個數(shù)=3 ；由于子載波中的導(dǎo)頻數(shù)目為25個，導(dǎo)頻間隔為3，所以可以得到導(dǎo)頻子載波在所有子載波中的位置為
，分別對應(yīng)圖2和圖3中的黑色部分；接下來是數(shù)據(jù)子載波，對于第I次擴頻，即圖3中第一行的白色子載波位置，按照步驟3所給出的公式，可以得出，C1 (n) = mod (η+(1-1) X 3, 72) = η即第一次擴頻時數(shù)據(jù)子載波的順序不變；對于第2次擴頻，即圖3中第二行的白色子載波位置，按照步驟3給出的公式，可以得出，
C2 (η) = mod (η+ (2-1) X 3, 72) = mod (η+3, 72)以圖3中第二行的第5個和第70個為例，可以通過上式分別計算得到C2 (5) = mod (5+3, 72) =8C2 (70) = mod (70+3，72) = I即第二行的第5個子載波應(yīng)該放置第8號數(shù)據(jù)子載波，第70個子載波應(yīng)該放置第I個數(shù)據(jù)子載波；對于第3次擴頻，即圖3中第三行的白色子載波位置，按照步驟3給出的公式，可以得出， C3 (n) = mod (η+ (3-1) X 3, 72) = mod (n+6, 72)以圖3中第三行的第5個和第70個為例，可以通過上式分別計算得到C3 (5) = mod (5+6, 72) =11C3 (70) = mod (70+6, 72) =4即第三行的第5個子載波應(yīng)該放置第11號數(shù)據(jù)子載波，第70個子載波應(yīng)該放置第4個數(shù)據(jù)子載波；其余子載波的分配方法依此類推。進一步地，本發(fā)明還對這種正交頻分復(fù)用電力線載波通信系統(tǒng)的子載波分配方法在MATLAB中進行了仿真，結(jié)果如圖4所示?？梢钥闯?，采用子載波分配方法后的系統(tǒng)誤幀率要明顯低于不采用子載波分配方法前的情況，在信噪比比較低的情況下更是如此。這樣的結(jié)論很容易直觀理解，即子載波隨著擴頻次數(shù)進行旋轉(zhuǎn)后，當某一子載波受到信道中的干擾和衰減影響時，其進行了旋轉(zhuǎn)的復(fù)制子載波可能并不會受到同樣的干擾和衰減，這樣自然也就提高了系統(tǒng)的性能，提升了 OFDM低壓電力線載波通信系統(tǒng)對抗強干擾和強衰減的能力。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種正交頻分復(fù)用電力線載波通信系統(tǒng)的子載波分配方法，其特征在于，包括 確定OFDM電力線載波通信系統(tǒng)子載波分配的各項參數(shù)； 根據(jù)導(dǎo)頻個數(shù)在占用頻帶內(nèi)等間隔插入已知導(dǎo)頻，其余子載波則預(yù)留給數(shù)據(jù)子載波； 按照公式Ck(n) = mod(n+ (k-1) Xs,N)插入數(shù)據(jù)子載波,完成子載波分配；其中η = O,1，2…Ν-1。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的正交頻分復(fù)用電力線載波通信系統(tǒng)的子載波分配方法，其特征在于，所述OFDM電力線載波通信系統(tǒng)子載波分配的各項參數(shù)至少包括子載波總數(shù)目、導(dǎo)頻數(shù)目、導(dǎo)頻間隔、數(shù)據(jù)子載波數(shù)目、擴頻次數(shù)和子載波旋轉(zhuǎn)個數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的正交頻分復(fù)用電力線載波通信系統(tǒng)的子載波分配方法，其特征在于，所述確定OFDM電力線載波通信系統(tǒng)子載波分配的各項參數(shù)，具體包括 子載波總數(shù)目=導(dǎo)頻數(shù)目+數(shù)組子載波數(shù)目，導(dǎo)頻間隔=(子載波總數(shù)目_1)/(導(dǎo)頻數(shù)目-I)，擴頻次數(shù)取值范圍為大于O的正整數(shù)，當擴頻次數(shù)為I時即不進行擴頻，子載波旋轉(zhuǎn)個數(shù)為大于O的正整數(shù)，一般小于數(shù)據(jù)子載波數(shù)目。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的正交頻分復(fù)用電力線載波通信系統(tǒng)的子載波分配方法，其特征在于，所述占用頻帶是指子載波所在的頻段，所述已知導(dǎo)頻是指為提高系統(tǒng)性能而發(fā)送的一些接收端已知的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)子載波是指子載波中除了已知導(dǎo)頻的其余子載波。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的正交頻分復(fù)用電力線載波通信系統(tǒng)的子載波分配方法，其特征在于，所述根據(jù)導(dǎo)頻個數(shù)在占用頻帶內(nèi)等間隔插入已知導(dǎo)頻，其余子載波則預(yù)留給數(shù)據(jù)子載波，具體包括 一般子載波首尾都為導(dǎo)頻子載波，導(dǎo)頻子載波的位置為[O導(dǎo)頻間隔*1導(dǎo)頻間隔*2……導(dǎo)頻間隔*(導(dǎo)頻數(shù)目-I)]。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的正交頻分復(fù)用電力線載波通信系統(tǒng)的子載波分配方法，其特征在于，所述公式(；(n) =mod(n+(k-l)Xs,N)中，η為子載波序列，N為數(shù)據(jù)子載波數(shù)目，k表示擴頻次數(shù)，且N和k都為固定的數(shù)，s表示子載波旋轉(zhuǎn)個數(shù)，Ck (η)則表示k次擴頻的第η個子載波的位置，mod表示取模運算。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的正交頻分復(fù)用電力線載波通信系統(tǒng)的子載波分配方法，其特征在于，所述按照公式Ck(n) = mod(n+(k-1) Xs, N)插入數(shù)據(jù)子載波，完成子載波分配，具體包括 對于[O N-1]的數(shù)據(jù)子載波，其中N為數(shù)據(jù)子載波數(shù)目，對于不同的擴頻次數(shù)和子載波旋轉(zhuǎn)個數(shù)，帶入上述公式即可得到相應(yīng)的Ck(η)，即為該位置所應(yīng)該放置的數(shù)據(jù)子載波序號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種正交頻分復(fù)用電力線載波通信系統(tǒng)的子載波分配方法，包括確定OFDM電力線載波通信系統(tǒng)子載波分配的各項參數(shù)；根據(jù)導(dǎo)頻個數(shù)在占用頻帶內(nèi)等間隔插入已知導(dǎo)頻，其余子載波則預(yù)留給數(shù)據(jù)子載波；按照公式Ck(n)＝mod(n+(k-1)×s，N)插入數(shù)據(jù)子載波，完成子載波分配；其中n＝0，1，2...N-1。本發(fā)明可以有效地提高OFDM電力線載波通信系統(tǒng)對抗強干擾和強衰減的能力。
文檔編號H04L27/26GK102932314SQ20121049123
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月27日
發(fā)明者黑勇, 李春陽, 喬樹山 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所