CN103299554A - 用于通过电力线传送数据的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于经由电力线传输数据的系统，包括：第一通信装置和第二通信装置，该第一通信装置包括：发送单元，适用于产生使用子载波发送的OFDM符号；滚降间隔指示单元，适用于产生指示当发送数据时未在OFDM符号前面和/或后面使用滚降间隔的发送消息；发送单元还适用于发送该发送消息；该第二通信装置包括接收单元，该接收单元适用于通过考虑所接收到的发送消息从所发送的OFDM符号产生数据。

Description

用于通过电力线传送数据的方法和系统
技术领域
本发明涉及一种用于经由电力线传送数据的系统和通信装置以及相应的方法。
背景技术
在电力线通信中，正交频分复用技术（OFDM）被用于从第一通信装置（例如，发送器）向第二通信装置（例如，接收器）发送数据。OFDM在大量正交子载波上分配数据。子载波的正交性允许在接收端对每个载波解调，因为在接收端，解调器仅考虑那些专用的子载波而避免考虑其他子载波。OFDM提供高频谱效率，并允许子载波的选择和调制以适用于传输信道特性。
发明内容
本发明的目的是提供一种系统、具有增强的传输性能的通信装置和用于经由电力线传送数据的方法，该方法在通信系统中提供增强的传输性能。
该目的通过独立权利要求的主题来实现。在从属权利要求中分别详细说明其他实施方式。根据以下结合附图对实施方式的描述，本发明的细节将变得更加显而易见，其中，除非它们相互排斥，否则各种实施方式的特征可被进行组合。
附图说明
图1示出了根据本发明一种实施方式的系统的示意性框图，
图2示意性示出了根据本发明一种实施方式的方法的步骤，
图3示出了连续OFDM符号、保护间隔和滚降间隔的示意性时序图，
图4示意性示出了根据本发明一种实施方式的方法的步骤，
图5示出了根据本发明一种实施方式的包括发送单元的第一通信装置的示意性框图，以及
图6示出了根据本发明另一实施方式的包括接收单元的第二通信装置的示意性框图。
具体实施方式
在图1中，示出了用于经由电力线传输数据的系统100的示意性框图。
系统100基于OFDM调制方案。例如，系统100是电力线通信（PLC）系统、干线通信系统、电力线电信（PLT）系统、宽带电力线（BPL）系统或电力带/电力线网络（PLN）系统，该系统使用叠加在电力线交变电流上的调制载波，例如，该交变电流的频率可以是50Hz或60Hz。
系统100包括具有发送单元110的第一通信装置102和具有接收单元120的第二通信装置104。
第一通信装置102和第二通信装置104也可被称为“调制解调器”、“PLC调制解调器（电力线通信调制解调器）”、“节点”或者“PLC节点（电力线通信节点）”。
系统100可以是SISO（单输入单输出）系统或者是MIMO（多输入多输出）系统。传输信道101连接发送单元110和接收单元120。
第一通信装置102可以是仅具有一个或多个发送端口的专用发送装置。根据其他实施方式，第一通信装置102是双向装置，该装置除了发送单元110之外，还包括接收单元150，其可以是第二通信装置104中的接收单元120的类型。第二通信装置104可以是专用接收装置。根据其他实施方式，第二通信装置104是双向装置，该装置除了接收单元120之外，还包括发送单元160，该发送单元160可以是第一通信装置102中的发送单元110的类型。通信装置102、104可以是单机装置或者也可被集成在用于消费应用的电子装置中，例如，存储单元、电视机、音频接收器或录像机。
通过转换入站数据170，发送单元110适用于产生要使用子载波发送的OFDM符号。
第一通信装置102还包括滚降间隔指示单元112，其适用于产生指示当传输数据时在OFDM符号前面和/或后面未使用滚降间隔的发送消息。
发送单元110还适用于传输发送消息到第二通信装置104的接收单元120。
接收单元120适用于通过考虑接收到的发送消息从所传输的OFDM符号产生旨在与入站数据170相对应的出站数据190。
第二通信装置104还可包括滚降间隔处理单元122，其适用于产生指示在OFDM符号前面和/或后面没有滚降间隔的情况下接收单元120能够处理OFDM符号的接收消息。在该实施方式中，另一发送单元160适用于传输接收消息到第一通信装置102的接收单元150。
发送消息也可被称为发送信息、发送标志或发送比特。由于消息传达了是否使用滚降间隔的信息，所以可利用用于发送消息的单个比特位，从而仅使用其他通信资源中的有限量。
在图2中，示出了相应方法的方法步骤。在步骤S200中，产生OFDM符号。在步骤S202中，产生指示未使用滚降间隔的发送消息。在步骤S204中，发送消息被传输到接收单元120。
如图3所示，在现有电力线调制解调器中，滚降间隔Troll-off经常被用作形成OFDM频谱的方法。即使这在时域中会造成通信资源的损失，滚降间隔还是被添加到符号时间上。常规电力线传输（PLT）调制解调器的频率范围（2MHz到30MHz）会与HF（高频）无线电服务的频率范围相重叠。私人家庭中的电力线并未被防护，且由于分支、配电箱等，电力线网络采用特定量的不对称来构造。电力线网络的不对称会将差分设置的信号转换为共模信号，这容易干扰无线电服务。例如，若短波（SW）无线电接收器（AM（调幅））或者是DRM（数字无线电调制）在有电力线通信活动的室内被操作，则无线电接收质量可能受影响。当无线电装置被连接到主供电电源且该无线电装置在其电源端口具有不充分解耦时，导电路径在干扰方式上特别主要。因此，电力线传输与HF无线电接收之间的共存是十分重要的。为确保电力线传输与HF无线电服务的共存，设想从被电力线传输使用的频谱中静态或动态地切割（notch）HF无线电频带。现有电力线通信调制解调器具有较弱的切割能力。切割仅通过忽略OFDM频谱的子载波来实施，而无需任何其他滤波器。为保证所需频带中的30dB的切割深度，必须忽略切口左右两侧的额外保护载波。将来的规范（例如，CENELEC TC210）将需要更多切口。一些新的切口会相当小。由于保护载波与多个切口相邻，将会造成额外的资源损失。
例如，现有的Homeplug电力线通信调制解调器通常移除切口左右两侧的四个保护载波。2005年8月引入的Homeplug AV 1.1规范给诸如HDTV和VoIP的应用提供了足够的带宽。仅移除三个载波也可以。在现有的Homeplug规范中列出了八个切口。可能来自CENELEC TC210的下一版本的欧洲EMI规范需要八个永久切口加上任何数目的动态切口来保护HF无线电广播。平均可能需要十个动态切口。利用现有的切口实施，需要多达4×2(18+10)=224个保护载波。当前标准“Homeplug”利用1/Tsymbol=1/40.96μs=24.414kHz的载波间隔。若使用多达224个保护载波，则由于切口的实施而浪费了224×24.414kHz=5.469MHz。
在符号开始和结束处形成斜坡的过程也被称为术语“开窗”。在时域中信号越平稳地接近0，在频域中切口越深。如图3所示，为在连续OFDM符号处保存通信资源，时域中的两个下降斜坡可以重叠。保护间隔TGI和下降斜坡Troll-off在快速傅里叶变换（FFT）区TFFT之前被添加。由额外窗口所引起的开销在包括保护间隔GI时被称为Tprefix，且在不包括保护间隔GI时被称为Tpostfix或Troll-off。在符号前后的滚降间隔的中部之间测量新的符号时间TS。
然而，当使用数字滤波来实施切口时，可实现切口的深斜坡和深切口。随后，可避免时域中的脉冲成形。
为提高第一通信装置102与第二通信装置104之间的互操作性，利用从第一通信装置102到第二通信装置104的发送消息来信号告知缺失的滚降间隔。
这种信号告知可通过在声音MPDU（介质访问控制物理数据单元）变量字段中的一个字段上传输发送消息来实现，例如，通过单个比特，它被用在两个通信装置之间的信道估算处理中。介质访问控制物理数据单元（MPDU）是利用物理层的服务在两个同等MAC实体之间进行数据交换的单元。
声音MPDU变量字段
Figure BDA00003492335900061
表1：用于声音MPDU变量字段的位分配
若设置了比特位“无滚降间隔”（“NO_ROI”），则两个通信装置或节点之间的数据通信将不包括时域脉冲成形。消息或标志“无滚降间隔”指示数据流中间在时域中将不会有脉冲成形。通过设置该比特位为“1”，第一通信装置102指示即使在时域中没有脉冲成形也保证切口的特性（深度与斜坡）。通过将NO_ROI间隔也设置为“1”，第二通信装置104在其对应的响应中必须确认其在没有滚降间隔的情况下接收数据流的能力。
若第一通信装置102或第二通信装置104不支持没有滚降间隔的通信（例如，若应保证对早期家庭插头节点或电力线通信的调制解调器的向后兼容），则该比特位应被设置为“零”（“0”）且滚降间隔将被插入。
在图4中，示出了相应方法的示意性框图。在步骤S200中，产生OFDM符号，且在步骤S202中，产生指示未使用滚降间隔的发送消息。之后，在步骤S404中，发送消息在声音MPDU变量字段中被传输到接收单元120。在步骤S406中接收到发送消息之后，产生指示接收单元120能够在没有滚降间隔的情况下处理OFDM符号的接收消息。在步骤S410中，接收消息在声音MPDU变量字段中从第二通信装置104被传输到第一通信装置102。
为确保对早期家庭插头调制解调器的向后兼容性，处于强健模式（“ROBO模式”）或者处于初始化模式的通信保留滚降间隔。若滚降间隔被移除，则时域中4.96微秒的通信资源被保存在数据流中所有OFDM符号之间。
在表2中，示出了一种利用数字滤波器来实施切口时的新型北美频谱掩蔽（PSD限制：功率谱密度限制）。
Figure BDA00003492335900071
Figure BDA00003492335900081
表2：包括通过数字滤波的切口的用于HomePlug的北美载波掩蔽
一种相应的欧洲载波掩蔽可如表3所示被类似建立。
Figure BDA00003492335900091
表3：包括通过数字滤波的切口的用于HomePlug的欧洲载波掩蔽
在图5中，示出了包括发送单元410的第一通信装置402的示意性框图。发送单元410适用于产生利用子载波发送的OFDM符号。第一通信装置402还包括滚降间隔指示单元412，其适用于产生指示当传输数据时在OFDM符号前面和/或后面未使用滚降间隔的发送消息。
发送单元410还适用于传输发送消息。第一通信装置402可以是仅有一个或多个发送端口的专用发送装置。根据其他实施方式，第一通信装置402是双向装置，该装置除了发送单元410之外，还包括适用于从其他通信装置接收数据的接收单元450。
在图6中，第二通信装置504被示出为示意性框图。第二通信装置504包括接收单元520，其适用于通过考虑接收到的发送消息从所发送的OFDM符号产生数据。第二通信装置504还包括滚降间隔处理单元522，其适用于产生指示接收单元120在OFDM符号前面和/或后面没有滚降间隔的情况下能够处理OFDM符号的接收消息。还包括另一发送单元524，其适用于将接收消息传输到其他通信装置。

Claims (15)

1.一种用于经由电力线传输数据的系统，包括：
第一通信装置和第二通信装置，所述第一通信装置包括：
发送单元，适用于产生使用子载波发送的OFDM符号；
滚降间隔指示单元，适用于产生指示当发送所述数据时未在所述OFDM符号前面和/或后面使用滚降间隔的发送消息；
所述发送单元还适用于发送所述发送消息；
所述第二通信装置包括接收单元，所述接收单元适用于通过考虑所接收到的发送消息从所发送的OFDM符号产生所述数据。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述发送单元还适用于在声音MPDU变量字段中发送所述发送消息。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述第二通信装置还包括：
滚降间隔处理单元，适用于产生指示所述接收单元能够在所述OFDM符号的前面和/或后面不具有滚降间隔的情况下处理OFDM符号的接收消息，以及
第二发送单元，适用于将所述接收消息发送到所述第一通信装置。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述接收消息是一比特位，且所述第二发送单元还适用于在声音MPDU变量字段中发送所述接收消息。
5.根据权利要求1至4所述的系统，其中，所述发送消息是单个比特位。
6.根据权利要求3至4所述的系统，其中，所述接收消息是单个比特位。
7.一种用于经由电力线发送数据的通信装置，包括：
发送单元，适用于产生使用子载波发送的OFDM符号；
滚降间隔指示单元，适用于产生指示当发送所述数据时未在所述OFDM符号前面和/或后面使用滚降间隔的发送消息；
所述发送单元还适用于发送所述发送消息。
8.根据权利要求7所述的通信装置，其中，OFDM单元适用于在声音MPDU变量字段中包括所述发送消息。
9.一种用于经由电力线接收数据的通信装置，包括：
接收单元，适用于通过考虑所接收到的发送消息从所发送的OFDM符号产生所述数据；
滚降间隔处理单元，适用于产生指示所述通信装置能够在所述OFDM符号的前面和/或后面不具有滚降间隔的情况下处理OFDM符号的接收消息，以及
发送单元，适用于将所述接收消息发送到另一通信装置。
10.根据权利要求9所述的通信装置，其中，所述发送单元还适用于在声音MPDU变量字段中包括所述接收消息。
11.一种用于经由电力线传输数据的方法，包括：
产生使用子载波发送的OFDM符号；
产生指示当发送所述数据时未在所述OFDM符号前面和/或后面使用滚降间隔的发送消息；
将所述发送消息从第一通信装置发送到第二通信装置。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述发送消息在声音MDPU变量字段中被发送。
13.根据权利要求11或12所述的方法，还包括：
在所述第二通信装置中产生指示所述接收单元能够在所述OFDM符号的前面和/或后面不具有滚降间隔的情况下处理所发送的数据的接收消息；
将所述接收消息从所述第二通信装置发送到所述第一通信装置。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述接收消息在声音MDPU变量字段中被发送。
15.根据权利要求11至14所述的方法，其中，在初始模式下，在所述第一通信装置与所述第二通信装置之间的通信期间使用滚降间隔。
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