CN102546496A - 基于电力线载波通信的基带数字信号处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于电力线载波通信的基带数字信号发送装置和基带数字信号接收装置，其中，所述基带数字信号发送装置包括：信道编码模块，用于对待发送的原始信息进行编码；交织模块，用于对经所述信道编码模块编码的信息进行交织处理；重复编码模块，用于对经所述交织模块交织处理的信息进行重复编码。相较于现有技术，通过合理布局，可以节省了存储资源，克服电力线载波信道周期性干扰的影响，提高电力线通信的可靠性，稳定性和通信速率。

Description

基于电力线载波通信的基带数字信号处理装置

技术领域

本发明涉及一种电力线载波通信技术，特别涉及一种基于电力线载波通信的基带数字信号处理装置。

背景技术

电力线载波通信技术是一种利用电力线作为通信媒介来传输数据信息的通信方式，其以载波的方式实现数据、语音、视频等的传输通信。现在该技术广泛应用于通信、电力、工业控制等行业领域，这种通信技术是当今通信行业中一种先进的技术。

电力线载波通信技术一般包括：借助35kV及以上电压等级的高压传输线作为通信媒介的高压电力线载波通信；借助10kV电压等级的中压传输线作为通信媒介的中压电力线载波通信；以及借助380V或者220V的低压传输线作为通信媒介的低压电力线载波通信。

传统的电力线载波通信主要利用高压传输线作为高频信号的传输通道，仅仅局限于传输远程控制信号等，应用范围窄，传输速率较低。目前，随着电力线载波技术的不断发展和社会的需要，电力载波通信正在转向采用低压配电网进行载波通信，使得低压电力线载波通信的技术开发及应用出现了方兴未艾的局面。

与其他通信技术相比，电力线载波通信需要面对的信道条件具有如下特性：时变性强，并且呈现随工频信号变化的循环平稳特性；信道衰减大；干扰信号和噪声信号的强度很大，信噪比和信干比较差。

在电力线载波通信系统，为了提高通信可靠性，会引入容错机制，即系统在传输过程允许一定数量比特的错误，接收端进行数字信号处理后仍能保证接收的正确无误。常用的容错机制包括扩频(spread spectrum)、信道编码、交织、重复编码(repetition code)等，其中，信道编码与交织、重复编码广泛应用于各种通信系统。

图1显示了在现有技术中信道编码、交织、重复编码应用于发送端的功能框图。如图1所示，在发送端，按照信号处理顺序包括：信道编码模块11、重复编码模块13和交织模块15，这样处理的缺点是：在发送端需要很大的存储空间(例如一块大容量的存储单元)来存储重复编码后待交织的数据，或者交织后的数据。

相对应地，图2显示了在现有技术中解交织、合并、信道译码分别应用于接收端的功能框图。如图1所示，

如图2所示，在接收端，按照信号处理顺序包括：解交织模块22、合并模块24和信道译码模块26，解交织处理过程同样需要很大的存储空间(例如一块大容量的存储单元)来存储解交织后的数据。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于电力线载波通信的基带数字信号处理装置，用于解决现有电力线载波通信基带数字信号处理重复编码模块占用大量存储资源的问题，以及解决重复编码本身带有的周期性质而不利于克服电力线载波信道周期性干扰的问题。

本发明一方面提供一种基于电力线载波通信的基带数字信号发送装置，包括：信道编码模块，用于对待发送的原始信息进行编码；交织模块，用于对经所述信道编码模块编码的信息进行交织处理；重复编码模块，用于对经所述交织模块交织处理的信息进行重复编码；所述重复编码包括：设定重复编码次数为K；对于第i次重复编码，从所述交织模块的第i*(d/K)行开始读取数据直到所有的数据读出，其中，0≤i≤K-1，d为交织深度；若从所述交织模块读取数据到最后一行时，则从第0行开始读取数据直到所有的数据读出。

可选地，利用所述交织模块对经所述信道编码模块编码的信息进行交织处理包括：第k个比特交织后的索引m_k等于交织前数据的索引k与交织深度d进行取模运算后的余数mod(k，d)乘以交织宽度w得到的乘积加上交织前数据的索引k与交织深度d进行取整运算后的商floor(k/d)所得的和；所述交织宽度w为N表示编码后传输块的长度除以交织深度d的商(N/d)。

可选地，所述交织深度d为可配参数，缺省值d＝8。

可选地，所述交织模块为行列交织器。

本发明在另一方面提供一种基于电力线载波通信的基带数字信号接收装置，用于接收上所述基带数字信号发送装置所发送的数据，其特征在于，基带数字信号接收装置包括：合并模块，用于对接收的信息进行合并处理；解交织模块，用于对经所述合并模块作合并处理后的信息进行解交织处理；信道译码模块，用于对经所述解交织模块作解交织处理的信息进行译码，从而获得原始信息。

可选地，所述合并处理中的合并方式包括等增益比合并、最大比合并或选择性合并。

可选地，利用所述解交织模块对经所述合并模块作合并处理后的信息进行解交织处理包括：获得解交织深度d与解交织前数据的索引j的乘积d×j；获得解交织深度d乘以解交织前数据的索引j的乘积与解交织模块的长度N进行取整运算后的商floor(d×j/N)；获得解交织模块的长度N减1后的差再乘以上述取整运算后的商的乘积(N-1)×floor(d×j/N)；第j个比特解交织后的索引m_j等于乘积d×j减去乘积(N-1)×floor(d×j/N)的差d×j-(N-1)×floor(d×j/N)。

可选地，所述解交织深度d为可配参数，缺省值d＝8。

可选地，所述解交织模块为行列解交织器。

本发明的基于电力线载波通信的基带数字信号处理装置，针对发送装置，将重复编码模块置于交织模块之后，且重复编码的重复方式随总的重复次数发生改变。具有如下优点：重复编码不必缓存下来，节省了存储资源；不同次数的重复编码图案是不一样的，有利于克服电力线载波信道周期性干扰的影响。相应地，针对接收装置，将合并模块置于交织模块之前，具有如下优点：合并后可以减少后续解交织的数据量，节省了存储资源。

附图说明

图1显示了在现有技术中信道编码、交织、重复编码应用于发送端的功能框图。

图2显示了在现有技术中解交织、合并、信道译码分别应用于接收端的功能框图。

图3显示了本发明基于电力线载波通信的基带数字信号发送装置的结构示意图。

图4显示了本发明基于电力线载波通信的基带数字信号接收装置的结构示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

请参见图3，显示了本发明基于电力线载波通信的基带数字信号发送装置的结构示意图。如图3所示，所述基带数字信号发送装置包括依序设置的信道编码模块31、交织模块33、以及重复编码模块35。

以下对上述基带数字信号发送装置中的各个模块进行详细说明。

信道编码模块31，用于对待发送的原始信息进行编码。

交织模块33，用于对经信道编码模块31编码的信息进行交织处理。在本实施例中，利用交织模块33对信息进行交织处理包括：第k个比特交织后的索引m_k等于交织前数据的索引k与交织深度d进行取模运算后的余数mod(k，d)乘以交织宽度w得到的乘积加上交织前数据的索引k与交织深度d进行取整运算后的商floor(k/d)所得的和；所述交织宽度w为N表示编码后传输块的长度除以交织深度d的商(N/d)，即：m_k＝(N/d)·mod(k，d)+floor(k/d)，k＝0，1，...，N-1。在本实施例中，交织深度d为可配参数，缺省值d＝8。

在本实施例中，交织模块33为行列交织器。

重复编码模块35，用于对经交织模块33交织处理的信息进行重复编码。在本实施例中，利用重复编码模块35对经交织模块交织处理的信息进行重复编码包括：设定重复编码次数为K；对于第i次重复编码，从所述交织模块的第i*(d/K)行开始读取数据直到所有的数据读出，其中，0≤i≤K-1，d为交织深度。如上所述，当交织深度d为缺省值8时，则是从所述交织模块的第i*(8/K)行开始读取数据。特别地，在读取数据过程中，若从所述交织模块读取数据到最后一行时，则从第0行开始读取数据直到所有的数据读出。

由上可知，本发明的基于电力线载波通信的基带数字信号发送装置，特别地，将重复编码模块置于交织模块之后，且重复编码的重复方式随总的重复次数发生改变。具有如下优点：重复编码不必缓存下来，节省了存储资源；不同次数的重复编码图案是不一样的，有利于克服电力线载波信道周期性干扰的影响。

请参见图4，显示了本发明基于电力线载波通信的基带数字信号接收装置的结构示意图。如图4所示，所述基带数字信号接收装置包括依序设置的合并模块42、解交织模块44、以及信道译码模块46。

以下对上述基带数字信号接收装置中的各个模块进行详细说明。

合并模块42，用于对接收的信息进行合并处理。在本实施例中，所述合并处理中的合并方式包括等增益比合并、最大比合并或选择性合并。由于该合并处理的技术已为本领域技术人员所熟知，故不在此赘述。

解交织模块44，用于对经合并模块42作合并处理后的信息进行解交织处理。

在本实施例中，利用所述解交织模块对经所述合并模块作合并处理后的信息进行解交织处理包括：m_j＝d×j-(N-1)×floor(d×j/N)，j＝0，1，...，N-1，其中，N表示解交织模块的长度，j表示解交织前数据的索引，m_j表示第j个比特解交织后的索引，d表示解交织深度，floor(d×j/N)表示解交织深度d乘以解交织前数据的索引j的乘积与解交织模块的长度N进行取整运算后的商floor(d×j/N)。在本实施例中，解交织深度d为可配参数，缺省值d＝8。

在本实施例中，解交织模块44为行列解交织器。

信道译码模块46，用于对经解交织模块44作解交织处理的信息进行译码，从而获得原始信息。

由上可知，本发明的基于电力线载波通信的基带数字信号接收装置，特别地，将合并模块置于解交织模块之前，具有如下优点：合并后可以减少后续解交织的数据量，节省了存储资源。

上述实施例仅列示性说明本发明的原理及功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此项技术的人员均可在不违背本发明的精神及范围下，对上述实施例进行修改。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (9)

1.一种基于电力线载波通信的基带数字信号发送装置，其特征在于，包括：

信道编码模块，用于对待发送的原始信息进行编码；

交织模块，用于对经所述信道编码模块编码的信息进行交织处理；

重复编码模块，用于对经所述交织模块交织处理的信息进行重复编码；所述重复编码包括：设定重复编码次数为K；对于第i次重复编码，从所述交织模块的第i*(d/K)行开始读取数据直到所有的数据读出，其中，0≤i≤K-1，d为交织深度；若从所述交织模块读取数据到最后一行时，则从第0行开始读取数据直到所有的数据读出。

2.根据权利要求1所述的基带数字信号发送装置，其特征在于，利用所述交织模块对经所述信道编码模块编码的信息进行交织处理包括：

第k个比特交织后的索引m_k等于交织前数据的索引k与交织深度d进行取模运算后的余数mod(k，d)乘以交织宽度w得到的乘积加上交织前数据的索引k与交织深度d进行取整运算后的商floor(k/d)所得的和；所述交织宽度w为N表示编码后传输块的长度除以交织深度d的商(N/d)。

3.根据权利要求2所述的基带数字信号发送装置，其特征在于，所述交织深度d为可配参数，缺省值d＝8。

4.根据权利要求3所述的基带数字信号发送装置，其特征在于，所述交织模块为行列交织器。

5.一种基于电力线载波通信的基带数字信号接收装置，用于接收如权利要求1至6中任一所述基带数字信号发送装置所发送的数据，其特征在于，基带数字信号接收装置包括：

合并模块，用于对接收的信息进行合并处理；

解交织模块，用于对经所述合并模块作合并处理后的信息进行解交织处理；

信道译码模块，用于对经所述解交织模块作解交织处理的信息进行译码，从而获得原始信息。

6.根据权利要求5所述的基带数字信号接收装置，其特征在于，所述合并处理中的合并方式包括等增益比合并、最大比合并或选择性合并。

7.根据权利要求5所述的基带数字信号接收装置，其特征在于，利用所述解交织模块对经所述合并模块作合并处理后的信息进行解交织处理包括：

获得解交织深度d与解交织前数据的索引j的乘积d×j；

获得解交织深度d乘以解交织前数据的索引j的乘积与解交织模块的长度N进行取整运算后的商floor(d×j/N)；

获得解交织模块的长度N减1后的差再乘以上述取整运算后的商的乘积(N-1)×floor(d×j/N)；

第j个比特解交织后的索引m_j等于乘积d×j减去乘积(N-1)×floor(d×j/N)的差d×j-(N-1)×floor(d×j/N)。

8.根据权利要求7所述的基带数字信号接收装置，其特征在于，所述解交织深度d为可配参数，缺省值d＝8。

9.根据权利要求8所述的基带数字信号接收装置，其特征在于，所述解交织模块为行列解交织器。

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