CN102111242A - 一种降低电力线载波通信中窄带噪声干扰的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种降低电力线载波通信中窄带噪声干扰的方法，包括：设置子带长度，将有效子载波划分为子带长度相等的N个子带，N为自然数；根据子带长度计算数据块大小，并根据该数据块大小将待发送数据划分成数据块；对划分的每个数据块进行循环冗余码校验CRC编码及纠错编码；对编码处理后的数据块在频域重复N次，并映射到一个OFDM符号的N个子带中，进而进行数据的调制、成帧和传输；上述经调制、成帧和传输的数据被接收后，经过解帧及解调处理，对解调后的数据按照数据块进行解码和CRC校验，获取正确的数据交由后续部分处理。利用本发明，解决了现有的电力线通信方案抗窄带噪声能力不足的问题，降低了系统实现复杂度。

Description

一种降低电力线载波通信中窄带噪声干扰的方法
技术领域
本发明涉及电力线载波通信技术领域，尤其涉及一种降低电力线载波通信中窄带噪声干扰的方法。
背景技术
高级量测体系(Advanced Metering Infrastructure，AMI)是智能电网的重要组成部分，而电力线通信是AMI的基础。我国电网庞大而复杂，信道环境极其恶劣，信道特性在不同频段、不同时间、不同地点各不相同，尤其是低频段，窄带噪声干扰非常严重，给系统设计带来了很大的挑战。正交频分复用(OFDM)技术是一种多载波调制(MCM)技术，具有良好的抗多径抗噪特性，并具有很高的频谱利用效率，不仅能够提高频谱利用率，还能够抵抗电力线信道的频率选择特性。因此在电力线通信中，利用OFDM技术进行调制成为一个最佳选择。
现有的OFDM系统在抗窄带噪声方法主要有两类：一类是通过复杂的前向纠错(FEC)来纠正窄带噪声引发的错误，这类方法的系统资源消耗大，且对过宽的窄带或过于集中的窄带噪声效果不明显；另一类通过通信双方协调的机制来抗窄带噪声，接收端对每个子载波独立进行信道估计，将估计所得的信道信息传回发送端，发送端据此进行bit loading，这种方式的效果很明显，但是复杂度也相当的高，对动态变化的窄带噪声需要不断的调整，并且需要接收端反馈信道信息和MAC层的参与。
发明内容
(一)要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种降低电力线载波通信中窄带噪声干扰的方法，以解决现有的电力线通信方案抗窄带噪声能力不足的问题，降低系统实现复杂度。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种降低电力线载波通信中窄带噪声干扰的方法，该方法基于OFDM技术实现，包括：
设置子带长度，将有效子载波划分为子带长度相等的N个子带，N为自然数；
根据子带长度计算数据块大小，并根据该数据块大小将待发送数据划分成数据块；
对划分的每个数据块进行循环冗余码校验CRC编码及纠错编码；
对编码处理后的数据块在频域重复N次，并映射到一个OFDM符号的N个子带中，进而进行数据的调制、成帧和传输；
上述经调制、成帧和传输的数据被接收后，经过解帧及解调处理，对解调后的数据按照数据块进行解码和CRC校验，获取正确的数据交由后续部分处理。
上述方案中，所述对划分的每个数据块进行循环冗余码校验CRC编码及纠错编码的步骤包括：对划分的每个数据块首先独立地进行CRC编码，然后将CRC编码后的数据块独立地进行纠错编码。所述纠错编码采用卷积码编码方式，或采用BCH码编码方式，或者采用卷积码和BCH码相结合的编码方式。
上述方案中，所述对编码处理后的数据块在频域重复N次，并映射到一个OFDM符号的N个子带中的步骤包括：将每个编码处理后的数据块在频域重复N次；将每一个在频域重复N次的数据块映射到一个OFDM符号有效子载波的一个子带中。
上述方案中，所述对解调后的数据按照数据块进行解码和CRC校验的步骤包括：将解调后的数据划分成数据块，该数据块的大小等于子带长度；对每一个数据块先进行纠错码解码，然后进行CRC校验，在一个OFDM符号内检测到一个数据块的CRC校验正确后，进入下一个OFDM符号解码。
上述方案中，所述对解调后的数据按照数据块进行解码和CRC校验的步骤还包括：在一个OFDM符号内所有数据块的CRC校验均不正确时，丢弃该数据进行重传。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的降低电力线载波通信中窄带噪声干扰的方法，通过将有效子载波划分成子带，数据在子带间进行重复的方式，增强了对窄带噪声的有效抑制，降低系统误码率。这种频率重复的方法适用于任何多载波OFDM系统。
2、本发明提供的降低电力线载波通信中窄带噪声干扰的方法，编码方案简单有效、且在不需要MAC层和接收端参与的情况下，高效地抵抗了窄带噪声。
3、本发明提供的降低电力线载波通信中窄带噪声干扰的方法，相对其它方法而言，简单易用、复杂度低、抗窄带噪声性能好；尤其是在窄带噪声较大的环境下，该方法能够正确地选择未被干扰的频段解出数据，提高了系统的稳定性和可靠性。
附图说明
图1是本发明提供的降低电力线载波通信中窄带噪声干扰的方法流程图；
图2是子载波分布及数据频域映射图，从Cn1号子载波到Cn2号子载波为有效子载波，其余子载波为被屏蔽掉的虚拟子载波。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
图1是本发明提供的降低电力线载波通信中窄带噪声干扰的方法流程图。图1所示过程是从有效子载波的子带划分101开始，到数据解码与校验108结束。图2是子载波分布及数据频域映射图，从Cn1号子载波到Cn2号子载波为有效子载波，其余子载波为被屏蔽掉的虚拟子载波。
本发明提供的降低电力线载波通信中窄带噪声干扰的方法，基于OFDM技术实现，适用于电力线载波通信的抗窄带噪声干扰，具体包括以下步骤：
步骤1：设置子带长度，将有效子载波划分为子带长度相等的N个子带，N为自然数。
由于子带数与误码率成正比，与数据传输速率成反比，所以对有效子载波的子带进行划分时，可以视对系统传输速率的要求和信道环境将子带数设置为一个合适的值，具体是根据信道特性的仿真，在误码率和传输速率之间进行折中，选择子带数。子带数的选择一般在2～8之间，通常选择3或4，在窄带噪声很频繁的情况下选择更大值。
在本实施例中，子载波数CN为512，有效子载波起始位置Cn1为7，有效子载波结束位置Cn2为186，则有效子载波数Nvld为180；视对系统传输速率的要求和信道环境将子带数设置为3，即将该180个有效子载波划分为3个独立的子带，则每个子带含有连续的60个有效子载波。
步骤2：根据子带长度计算数据块大小，并根据该数据块大小将待发送数据划分成数据块。其中，根据子带长度计算数据块大小，具体计算方式为：
Figure BDA0000050555160000041
其中Nvld表示有效子载波数，nsub表示子带数，RFEC表示纠错码码率，NPAD表示纠错码编码前填零个数，NCRC表示CRC校验位数。
在本实施例中，nsub为3，RFEC为0.5，NPAD为6，NCRC为8，所以数据块大小为16比特。
步骤3：对划分的每个数据块进行循环冗余码校验(CRC)编码及纠错编码。步骤2中根据该数据块大小将待发送数据划分成数据块后，对每块数据进行独立编码。编码顺序为先进行CRC编码，然后进行纠错编码。在本实施例中，纠错码可以采用卷积码编码方式或BCH(Bose-Chaudhuri-Hocquenghem)码编码方式，也可以采用卷积码和BCH码相结合的编码方式。
在本实施例中，纠错码采用0.5码率的卷积码。将经过步骤2得到的大小为16比特的数据块，按照步骤3进行处理，CRC编码后数据块大小为24比特，卷积编码后数据块大小为60比特。
步骤4：对编码处理后的数据块在频域重复N次，并映射到一个OFDM符号的N个子带中。在本实施例中，将编码后的每个数据块重复3次，映射到3子带中，如图2所示。
步骤5：OFDM调制、成帧、经过信道传输、接收端进行解帧、OFDM解调以及解映射。
步骤6：解码与校验。将解映射得到的数据按子带长度分块，对数据块依次进行纠错码解码和CRC校验。在一个OFDM符号中有一个子带的数据CRC校验正确后，停止对该OFDM符号的解码和校验，进入对下一个OFDM符号的处理，同时把校验正确的数据交由后面模块处理。在一个OFDM符号内所有数据块的CRC校验均不正确时，丢弃该数据进行重传。
在本实施例中，将解映射得到的数据划分成长度为60比特的数据块，对每块数据首先进行Viterbi译码，译码后数据块长度为24比特；然后进行CRC校验，CRC校验后数据块长度为16比特。
通过以上步骤实现的降低电力线载波通信中窄带噪声干扰的方法，增强了对窄带噪声的有效抑制，降低系统误码率，提高了系统的稳定性和可靠性。
上文中，已经描述了通过数据在子带重复实现了降低电力线载波通信中窄带噪声干扰的方法。尽管本发明是参照特定实施例来描述的，但很明显，本领域的普通技术人员，在不偏移权利要求书所限定的发明范围和精神的情况下，还可以对这些实施例作各种修改和变更。因此，说明书和附图是描述性的，而不是限定性的。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种降低电力线载波通信中窄带噪声干扰的方法，其特征在于，该方法基于OFDM技术实现，包括：
设置子带长度，将有效子载波划分为子带长度相等的N个子带，N为自然数；
根据子带长度计算数据块大小，并根据该数据块大小将待发送数据划分成数据块；
对划分的每个数据块进行循环冗余码校验CRC编码及纠错编码；
对编码处理后的数据块在频域重复N次，并映射到一个OFDM符号的N个子带中，进而进行数据的调制、成帧和传输；
上述经调制、成帧和传输的数据被接收后，经过解帧及解调处理，对解调后的数据按照数据块进行解码和CRC校验，获取正确的数据交由后续部分处理。
2.根据权利要求1所述的降低电力线载波通信中窄带噪声干扰的方法，其特征在于，所述对划分的每个数据块进行循环冗余码校验CRC编码及纠错编码的步骤包括：
对划分的每个数据块首先独立地进行CRC编码，然后将CRC编码后的数据块独立地进行纠错编码。
3.根据权利要求2所述的降低电力线载波通信中窄带噪声干扰的方法，其特征在于，所述纠错编码采用卷积码编码方式，或采用BCH码编码方式，或者采用卷积码和BCH码相结合的编码方式。
4.根据权利要求1所述的降低电力线载波通信中窄带噪声干扰的方法，其特征在于，所述对编码处理后的数据块在频域重复N次，并映射到一个OFDM符号的N个子带中的步骤包括：
将每个编码处理后的数据块在频域重复N次；
将每一个在频域重复N次的数据块映射到一个OFDM符号有效子载波的一个子带中。
5.根据权利要求1所述的降低电力线载波通信中窄带噪声干扰的方法，其特征在于，所述对解调后的数据按照数据块进行解码和CRC校验的步骤包括：
将解调后的数据划分成数据块，该数据块的大小等于子带长度；
对每一个数据块先进行纠错码解码，然后进行CRC校验，在一个OFDM符号内检测到一个数据块的CRC校验正确后，进入下一个OFDM符号解码。
6.根据权利要求5所述的降低电力线载波通信中窄带噪声干扰的方法，其特征在于，所述对解调后的数据按照数据块进行解码和CRC校验的步骤还包括：
在一个OFDM符号内所有数据块的CRC校验均不正确时，丢弃该数据进行重传。
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