CN103647742A - 电力线载波ofdm系统的通信方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力线载波OFDM系统的通信方法，该方法包括将可用的K个子载波C_k分组为L个信道组G_l，每个子载波C_k唯一地属于一个信道组G_l，将待发送的数据分配给各个所述信道组G_l，并在所分配到的信道组上进行数据传输。本发明还公开了一种基于上述方法的电力线载波OFDM系统的通信设备。本发明通过动态调度和分配OFDM系统的信道资源，能够获得较优的频谱利用率和传输效率，一个OFDM物理帧能够同时承载不同传输性能要求的数据传输。同时通过交织器分组交织加强数据分布的随机性，改善交织深度较大和处理延迟较大的问题，改善系统的性能。

Description

电力线载波OFDM系统的通信方法和设备

技术领域

本发明涉及电力线载波通信领域，特别涉及窄带电力线通信OFDM系统。

背景技术

正交频分复用（OFDM，Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing）是一种典型的多载波调制解调关键技术，不仅在4G移动通信、无线局域网WiFi、数字电视DVB-T等领域得到大量成熟应用，近年来IEEE和ITU组织更是将其认定为窄带电力线通信的核心技术，用来应对在电力线网络极端不稳定的情况进行高速、可靠的数据传输。正在制定中的IEEE1901.2和ITU-T9955标准均以其为基础。

OFDM系统的频带实际划分为多个正交的子载波，每个子载波作为一个子信道可以用来调制有效数据比特。

实际应用中，无论无线信道抑或信道条件更恶劣的电力线信道，均存在多径衰落现象，信号经过信道后，在不同频率的子载波上呈现出不同的衰减程度，如图1所示。此外，信道中还存在各种各样的噪声干扰，如电力线信道中的窄带干扰、背景噪声、脉冲噪声等，其中，脉冲噪声又包括工频同步/异步周期性脉冲和突发脉冲噪声等，也会对不同的子载波产生干扰。上述衰落、干扰和噪声，最终导致OFDM系统中各个子载波具有不同的信道质量。一组实测的电力线信道特性如图1所示，其影响直接体现在接收端在不同的子载波上测量出不同的信噪比SNR，并且SNR呈现出很大的随机性，这为OFDM信号的解调带来了困难。

结合信道编解码技术一定程度上可以改善系统的性能。考虑干扰产生的根源，两种比较直接的策略用来提高系统性能，即补偿信道衰落或进行信道筛选。信道筛选是指根据信道质量对子载波进行筛选，舍弃质量差的子载波，选用质量好的子载波自适应的传输数据。但其存在的问题是，实际操作中，精确估计电力线信道特性比较困难，实现开销较大，因此，实际通常采用上述两种策略相结合的方式。

电力线载波通信标准G3-PLC中支持屏蔽机制来筛选可用的子载波，不允许在质量很差的子载波上调制有效数据。这种机制将信道简单的划分为可用和不可用两种类型，但由于系统中子载波的总数有限，一方面屏蔽过多子载波会影响传输的吞吐量，另一方面需要通过预加重均衡余下的可用子载波质量，使可用子载波性能相似，也会影响原本质量好的子载波的性能。因此，这种方式下频谱的利用率和传输效率较低，用户体验不高，有待改善。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出了一种动态调度和分配OFDM信道资源的通信方法，以及基于该方法的通信设备，能够获得较优的频谱利用率和传输效率。

本发明提供了一种电力线载波OFDM系统的通信方法，该方法包括将可用的K个子载波C_k分组为L个信道组G_l，每个子载波C_k唯一地属于一个信道组G_l，将待发送的数据分配给各个所述信道组G_l，并在所分配到的信道组上进行数据传输。

优选地，所述将可用的K个子载波C_k分组为L个信道组G_l的方法为，按照如下公式，将各个子载波C_k依次连续划分到各个信道组G_l：

G_l={C_{l·floor(K/L)+i}},l=0,1,...,L-1,i=0,1,...,floor(K/L)-1，

其中，floor(·)表示对括号内的操作数向下取整的运算。

优选地，所述将可用的K个子载波C_k分组为L个信道组G_l的方法为，按照如下公式，从序号为l₀的子载波

开始，将间隔为L-1的子载波依次划分到各个信道组G_l：

$G_l=\left\{C_{\mathrm{mod}(l+l_0+i\·L,K)}\right\},l=\mathrm{0,1},...,L-1,i=\mathrm{0,1},...,\mathrm{floor}(K/L)-1,$

其中，mod(a,b)表示a对b取模运算，floor(·)表示对括号内的操作数向下取整的运算。

优选地，所述将可用的K个子载波C_k分组为L个信道组G_l的方法为，获取每个子载波C_k的信道质量，根据信道质量对子载波C_k进行排序，然后将排序后的子载波连续划分到各个信道组G_l。

优选地，所述将可用的K个子载波C_k分组为L个信道组G_l的方法为，建立包含子载波C_k和其对应的信道组G_l的子载波分组表格，根据自定义的分组策略将每个子载波C_k划分到某个信道组G_l。

优选地，所述将待发送的数据分配给各个所述信道组G_l的方法为，将所述待发送的数据根据对传输性能的不同要求而划分为N个数据子集，其中N≤L，每个数据子集分配给一个信道组G_l。

进一步地，所述方法还包括：将用于信道估计的辅助信息或导频信息分配给预先选定的信道组。

进一步地，所述方法还包括：每个信道组G_l分别对数据进行交织处理，各信道组的交织处理采用多重交织模式，在该多重交织模式中，信道组G₀进行交织处理时其输入数据的序号为原始顺序，信道组G_t进行交织处理时其输入数据的序号为信道组G_t-1进行交织处理后的输出数据的顺序，其中t=1,2,...,L-1。

优选地，每个信道组G_l分别对数据进行的所述交织处理使用相同的交织表，具体为，将对信道组G₀进行交织处理后的输出数据的顺序作为参考交织表，对信道组G_t进行交织处理时针对本信道组的输入数据的序号、通过查找所述参考交织表来得到本组的输出数据的顺序，从而对本组的输入数据进行重新排序并输出，其中t=1,2,...,L-1。

进一步地，所述OFDM系统的帧结构中的帧头部分的指定比特用来指示子载波的分组方式。

本发明还提供了一种电力线载波OFDM系统的通信设备，该设备包括依次连接的至少进行信道编码操作的预处理器和进行OFDM调制的载波调制器，其特征在于，该系统配置为将多个可用的子载波分组为L个信道组，并且在所述预处理器和所述载波调制器之间还依次连接有分组器和映射器，所述分组器被配置为将预处理后的数据进行分组，以形成N个数据组，其中N≤L，并将每个所述数据组分别分配给各所述信道组；所述映射器被配置为对每个所述数据组中的数据进行数据调制。

进一步地，该设备还包括连接在所述分组器和所述映射器之间的交织器，所述交织器包括N个子交织器，每个子交织器被配置为分别对相应的数据组进行交织处理；所述映射器包括N个子映射器，每个子映射器被配置为分别将相应的数据组中的数据进行数据调制。

本发明还提供了一种电力线载波OFDM系统的通信设备，该设备包括依次连接的预处理器和进行OFDM调制的载波调制器，其特征在于，该系统配置为将多个可用的子载波分组为L个信道组，并且在所述预处理器之前还连接有分组器，以及在所述预处理器和所述载波调制器之间还连接有映射器，所述分组器被配置为将预处理前的数据进行分组，以形成N个数据组，其中N≤L，并将每个所述数据组分别分配给所述信道组；所述预处理器被配置为至少对每个数据组分别进行信道编码；所述映射器被配置为对每个所述数据组中的数据进行数据调制。

优选地，该设备还包括连接在所述预处理器和所述映射器之间的交织器，所述交织器包括N个子交织器，每个子交织器被配置为分别对相应的数据组进行交织处理；所述预处理器包括N个子预处理器，每个子预处理器被配置为分别对相应的数据组至少进行信道编码；所述映射器包括N个子映射器，每个子映射器被配置为分别将相应的数据组中的数据进行数据调制。

优选地，所述分组器被配置为将输入所述分组器的数据根据对传输性能的不同要求而划分为N个数据子集，每个数据子集为一个所述数据组。

优选地，所述N个子交织器中，第一个子交织器进行交织处理时其输入数据的序号为原始顺序，其他子交织器进行交织处理时其输入数据的序号为前一个子交织器进行交织处理后的输出数据的顺序；所述N个子交织器被配置为使用相同的交织表，具体为，将第一个子交织器进行交织处理后的输出数据的顺序作为参考交织表，其他每个子交织器进行交织处理时针对其输入数据的序号、通过查找所述参考交织表来得到输出数据的顺序，从而对所述输入数据进行重新排序并输出。

对比于现有技术，本发明的电力线载波OFDM系统的通信方法和设备，其有益效果在于：

1）将子载波灵活地按照一定的规则划分为不同的信道组，每个信道组作为基本的信道调度单位，可较大限度地提高频谱的利用率，从而提高传输效率，改善用户体验；

2）通过交织器加强数据分布的随机性，通过不同数据组之间的多重交织进一步增强了不同信道组之间数据分布的差异性，从而降低数据经过信道后出现连续错误的概率，改善系统的性能，提高系统的吞吐量；

3）由于交织器是对每个数据组进行操作的，数据组的数据量远小于分组前的数据量，这使得在总数据量不变的情况下交织器的深度变小，处理时延变小。

附图说明

图1为电力线载波通信OFDM系统的子载波衰减示意图；

图2为本发明的电力线载波OFDM系统的通信方法的流程示意图；

图3为本发明的电力线载波OFDM系统的通信设备的第一实施方式的示意图；

图4为本发明的电力线载波OFDM系统的通信设备的第二实施方式的示意图；

图5为本发明的电力线载波OFDM系统的通信设备的第三实施方式的子交织器示意图；

图6为本发明的电力线载波OFDM系统的通信设备的第三实施方式的交织矩阵示意图；

图7为本发明的电力线载波OFDM系统的通信设备的第四实施方式的示意图；

图8a为本发明的电力线载波OFDM系统的通信设备的第四实施方式的交织器示意图；

图8b为本发明的电力线载波OFDM系统的通信设备的第四实施方式的交织矩阵示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的电力线载波OFDM系统的通信方法和设备作进一步的详细描述，但不作为对本发明的限定。

如图2所示，本发明的电力线载波OFDM系统的通信方法，将所有可用的K个子载波C_k进行分组，得到L个信道组G_l，每个子载波C_k唯一地属于一个信道组G_l，每个信道组G_l作为一个基本的信道调度单位。将待发送的数据分配到信道组G_l上，每个信道组G_l独立进行数据调制之后，将各信道组的数据统一进行OFDM载波调制、以及后处理和发送操作。

本发明提出了几种优选的子载波分组方案，分别为连续分组、间隔分组、区别分组和选择性分组。以下分别进行详细说明。

连续分组将各个子载波C_k依次连续划分到各个信道组G_l：G_l={C_{l·floor(K/L)+i}},l=0,1,...,L-1,i=0,1,...,floor(K/L)-1，其中floor(·)表示对括号内的操作数向下取整的运算。其中，未被分组的所有子载波作为无效的子载波。

连续分组是一种最简单的分组方式，这种分组方式充分利用子载波之间的相关性，即当一个子载波出现衰落的时候，其相邻子载波出现衰落或受到干扰的可能性同样很大，相邻子载波特性具有很大的相似性。利用这个特点，将可用的子载波连续划分为数量相等的信道组合，实现信道的子频带划分，多出的可用子载波作为无效的子载波丢弃。如果分配期间遇到不连续的或不可用的子载波，一种简单的策略是直接跳过并继续连续分配。

在公平传输要求下，为避免某一分组集中出现信道特性较差的情况，需要增加分组之间的公平性，即希望同一分组中的子载波尽量平均地分布在整个可用频带内。为此，将可用子载波依据一定间隔依次分配给不同的分组，即间隔分组方式。间隔分组是按照如下公式，从序号为l₀的子载波

开始，将间隔为L-1的子载波依次划分到各个信道组G_l：

$G_l=\left\{C_{\mathrm{mod}(l+l_0+i\·L,K)}\right\},l=\mathrm{0,1},...,L-1,i=\mathrm{0,1},...,\mathrm{floor}(K/L)-1,$ mod(a，b)表示a对b取模运算，floor(·)表示对括号内的操作数向下取整的运算。其中，未被分组的所有子载波作为无效的子载波。

通过这种分组方式，各个分组集合可获得相似的信道统计特性，与频域交织器试图通过显式的数据乱序操作来提供某种随机性相似。适当设计间隔分组方式，甚至可设计更强时频交织能力。

区别分组先根据每个子载波的信道质量对子载波进行排序，可以通过信道估计获取电力线子载波的信道质量的量化信息，如信道衰减系数、信噪比SNR或星座偏差等。按信道质量由高到低的顺序排序后的子载波记为：C_q0,C_q1,C_q2,...,C_qK-2,C_qK-1，然后将排序后的子载波连续分配到各个信道组G_l。其中，未被分组的所有子载波作为无效的子载波。

这种分组方式可实现数据在电力线信道上的区分传输：对于性能要求高或优先级高的数据，如误码率和实时性要求高的控制消息，优先调制到高质量的子载波组合中，而其它普通数据调制到质量一般的信道组合中。量化的信道质量信息可综合为信道组的权重指标等，便于接收端进行软解码决策，或发送端制定信道自适应控制策略。

还可以对子载波进行选择性分组，即建立包含子载波C_k和其对应的信道组G_l的子载波分组表格，每个子载波C_k根据自定义的分组策略划分到某个信道组G_l。

该分组方式可实现对可用子载波的任意策略分组，并可使能或禁止任意指定的信道组组合。该分组策略具有动态的特性，包括但不限于连续分组、间隔分组和区别分组方式。在实现时，该分组方式一般由MAC层制定，通过原语通知物理层，共享分组表格等信息存储结构。

由于OFDM系统中子载波的数量有限，比如窄带电力线标准G3-PLC在CENELEC C和FCC频段最多可用的子载波数分别为36个和72个，而分组操作本身会带来一定的开销，因此可设置一个阈值，当系统中可用的子载波的总数小于该阈值时，不进行分组操作。

对系统中的子载波进行分组之后，在数据传输时，将原始数据集或扩展数据集按照一定策略分配到各个信道组上，并选择各个信道组的数据调制方式。通常，同一个信道组内的子载波采用相同的数据调制方式，不同的信道组之间可以采用不同的数据调制方式，如DBPSK、DQPSK、D8PSK等差分调制方式，或BPSK、QPSK、QAM等相干调制方式等。分配的策略包括但不限于重复分配、分块分配、区别分配和随机分配。

重复分配将原始数据按照信道组的数量进行复制，每个信道组重复传输一份数据，多个电力线信道组并行冗余传输，是一种鲁棒模式。接收端根据分组方式获取子载波权重，或综合得到信道组权重，采用分集技术进行解码决策，可选的解码策略如最大比值合并、选择性合并或等增益合并等。对于间隔分组方式，优先选择等增益合并；对于区别分组方式，则优先选择最大比值合并等。

分块分配将原始数据按照信道组的数量划分为若干数据子集，分别分配到不同的信道组。划分数据子集时可以连续或依次分给不同的子集，也可以采用交织的方式进行数据划分。假设存在一个虚拟交织器，仅用于原始数据的分配，用分组数量和一个信道组中子载波的个数作为其输入参数，定义交织矩阵，交织完成后，与分组数量对应的行或列即为分块后的数据子集。采用交织的方式进行数据划分，在完成数据分配的同时也实现了一定的时域/频域的双重交织。

区别分配将数据子集赋予一定的等级涵义，各个数据子集相对独立，可代表不同的数据类型，如实时消息、控制消息、或普通数据等，一般由数据源直接获取。数据分配时优先选用质量好的电力线信道调制数据，或按照信道质量由高到低的顺序进行信道分配。默认情况下，不同信道组采用相同的调制方式；视性能要求，不同信道组也可独立选择不同的子频带调制方式：对于低质量的信道组，可以相应降低调制的进制数，或采用相干解调，以换取解码增益；对于高质量的信道组，可以采用多进制，或差分方式调制，平衡低质量信道降低的吞吐量。调制策略统一由MAC层协议自适应决定，多种类型的数据可承载到同一OFDM帧，同时在电力线上传输。

随机分配是指将伪随机序列分配到子载波分组时舍弃的无效的子载波上。对于间隔分组或选择性分组方式，可选择某一预先设定的信道组来调制辅助信息，比如导频，接收端可用其协助进行信道估计，以提高信道估计的精度和解调成功率。

参照图3，为本发明的电力线载波OFDM系统的通信设备的第一实施方式的示意图。该设备包括依次连接的对输入数据至少进行信道编码操作的预处理器、对预处理后数据进行分组并将各个数据组分配到各个信道组的分组器、对每个数据组进行交织的交织器、将每个数据组中的数据进行数据调制的映射器、进行OFDM调制的载波调制器以及进行加窗、成帧等操作的后处理器。其中，交织器包括N个子交织器，每个子交织器分别对相应的数据组进行交织处理；映射器包括N个子映射器，每个子映射器分别将相应的数据组中的数据进行数据调制。

在该实施方式中，预处理通道唯一，分组器位于预处理器之后，如图3所示，数据到达分组器时已经完成信道的混合编码，分组器不能识别数据源的类型，仅根据信道分组的方式，划分或扩展构造对应的数据子集，进行数据分配。这种结构特点是简单，便于实现，对现有电力线调制解调器结构影响不大，兼容性好。该实施方式优先适用于分块分配或重复分配。

参照图4，为本发明的电力线载波OFDM系统的通信设备的第二实施方式的示意图。该设备包括依次连接的对输入数据进行分组并将各个数据组分配到各个信道组的分组器、对每个数据组至少进行信道编码的预处理器、对每个数据组预处理后数据进行交织的交织器、将每个数据组中的数据进行数据调制的映射器、进行OFDM调制的载波调制器以及进行加窗、成帧等操作的后处理器。其中预处理器包括N个子预处理器，每个子预处理器分别对相应的数据组至少进行信道编码；交织器包括N个子交织器，每个子交织器分别对相应的数据组进行交织处理；映射器包括N个子映射器，每个子映射器分别将相应的数据组中的数据进行数据调制。其中，分组器对数据进行分组和分配的方式包括但不限于重复分配、分块分配、区分分配和随机分配。

在该实施方式中，分组器位于预处理器之前，分组器接收并缓存来自MAC层的数据，标记数据类型，并分配到不同的数据组。每个数据组都有一个预处理通道，独立完成信道编码等操作，如图4所示。默认情况下，不同数据组的编码方式相同，但也可以根据不同的信道质量采用不同的编解码方式，以增强适应性，比如质量差的信道分组，应使用纠错能力更强的纠错编码。这种实施方式虽然相对复杂，但实现了不同数据组之间的完全解耦，各信道组之间相互独立。OFDM作为一种复用技术，不仅将多种数据类型承载到同一个OFDM帧，还可以将来自不同用户的不同数据承载到同一个OFDM帧。通过分组方式实现电力线上的OFDM多用户传输技术，可用于电力线传输网关等复杂设备。

交织器通过加强数据分布的随机性，来降低数据经过信道后出现连续错误的概率。一般放置在预处理器之后、映射器之前，实现OFDM系统的时频双重交织。但当子载波个数和符号个数较多时，交织器普遍存在交织深度过大的问题，导致存储资源和处理延迟较大。信道分组为解决这个问题提供了一种途径，即将交织器放置于分组器之后，针对每个数据组进行交织，即相当于包括N个子交织器。如此，在总数据量不变的情况下，分组数越多，子交织器的深度越小，时延越小；而且不同的子交织器之间可以采用流水线操作，即子交织器依次工作，在某一子交织器开始交织的同时，前一组交织输出的数据即可进入对应的信道分组开始数据调制，依次类推，整体将加快交织和数据调制完成所需的时间。

交织器的工作模式可以分为独立交织和多重交织。独立交织是指子交织器独立对分配的数据组进行交织，如果子交织器选择相同的结构和算法，各子交织共用相同的交织地址，交织地址的计算只要进行一次即可，交织的复杂性和延迟大幅降低。这也会导致分组之间的数据在时间轴上分布的相关性较强，是诸如重复分配等鲁棒模式所不希望的，不利于软解码方式的实现。为了增加交织数据分布的时频差异性，可选择不同的子交织器；或者在子交织器都不改变的情况下，引入如下多重交织模式。

多重交织是指在子交织器之间建立一定的交互关系，将某一子交织器产生的交织序号，同时作为其它子交织器的输入，以辅助其它子交织器产生其自身的交织顺序。比如：在流水线操作中，前一个子交织器输出的序号，作为下一个子交织器的输入序号，替代原顺序输入顺序，产生该子交织器的交织序号输出，以此类推。

参照图5，为本发明的电力线载波OFDM系统的通信设备的第三实施方式的示意图。在该设备中，N个子交织器使用多重交织模式，子交织器0进行交织处理时其输入数据的顺序为原始顺序，其他子交织器进行交织处理时其输入数据的序号为前一个子交织器进行交织处理后的输出数据的顺序。

参照图6，以三个矩阵交织器为例来对多重交织做示意性说明。三个交织器的交织矩阵均为三行四列，交织方式为按列写入，按行读出。假定信道分为三组，鲁棒模式下，三组的输入数据相同，多重交织过程如图6所示，图中的数字为数据的原始输入序号，从左到右依次为交织后三个信道分组输出的交织矩阵。可见，这种交织模式下各数据组的交织矩阵各不相同，实现了信道组之间数据分布的差异性。

参照图7，为本发明的电力线载波OFDM系统的通信设备的第四实施方式的示意图。该实施方式利用现有G3-PLC标准的特征，并在保持原有通信节点兼容性的前提下，扩展实现信道分组的功能。G3-PLC基带调制解调器的架构是在唯一的预处理通道后连接唯一的交织器，对数据源的类型不能加以区分。为了尽量减少对原有架构的影响，采用唯一预处理器通道的OFDM子信道分组结构，结构如图7所示，不提供对多用户区分数据类型的支持，信道分组支持鲁棒传输、分块传输和带有质量区分的重复传输三种模式。

G3-PLC自身支持一种鲁棒传输模式，数据部分被复制为相同的4份，合并送入交织器。与之对应，该实施方式中子载波分成4个信道组，这样便于复用现有的数据复制模块，即图7中的重复控制模块。这为G3-PLC增加一种更加灵活的鲁棒传输模式。

G3-PLC支持基于Tone Mask和Tone Map的信道屏蔽机制，收发端共享该信息，对于筛选出的可用子载波，信道分组方式支持连续分组、间隔分组和区别分组三种模式。同时，为了兼容G3-PLC中三个子载波分配为一个子频带的方式，分组时将同一子频带中的所有子载波分配给同一信道分组。使用连续分组方式时只要设定信道组的个数，收发端可自动划分分组，不需要额外的参数交互。使用间隔分组方式时，通常需要额外的信令在收发端之间交换间隔参数和起始序号，但在默认间隔为L-1、起始序号为0的情况下，可避免信令交换。使用区别分组方式时，信道质量信息可利用G3-PLC原有的Tone MapResponse机制获取，其中TXCOEF系数给出了信道预加权的信息，间接反映了信道质量的不同。

接收端在解调的时候，合并器可以保持不变。为了简化，根据信道估计结果，针对每一分组综合计算一个解码权重，分组内的所有数据使用相同的归一化的权重，优先为加权平均方法。

该实施例中交织器采用基于流水线处理的多重交织模式，如图8a所示，各子交织器采用相同结构，子交织器交织算法与G3-PLC保持一致。交织时采用流水线方式依次计算各子交织器输出的交织顺序。各交织矩阵大小相同，相同的子交织器计算的交织顺序相同，因此，不需要重复计算，仅需要将第一个子交织器计算的交织顺序同时输送给其它三个子交织器，作为参考交织表。

为了增强在不同信道分组之间数据分布的差异性，该实施例中交织器采用多重交织模式，依次将前一个子交织器的输出顺序，送入下一个子交织器，替代原顺序序号输入。除第一个子交织器按照原始的交织算法计算交织序号之外，其它子交织器通过查参考交织表的方式，产生新的交织序号，依次类推，交织器结构如图8a所示，其中虚线为地址流。

假设输入二进制数据的长度为8，每个信道组内的可用载波数为4，对应2个OFDM符号，各子交织器输出的地址如图8b所示。

基于上述改进，扩展的收发器具有了基于信道分组的调制和解调能力。但是，要使其正常工作，仍然需要一种信令机制来同步收发器的工作模式，即收发器必须能够同步地在现有模式和扩展模式之间切换，保证现有的站点与扩展后的站点可以共存，并能按照原有模式正常收发数据，这是协议兼容性的基本要求。G3-PLC协议本身也有多种工作模式，其利用帧控制头中的MOD字段来同步信息，FCC频段下该字段长3比特，最多可支持8种工作模式，而目前仅定义了5种模式，3种模式尚未定义，可用来扩展分组模式。例如，可以定义MOD字段为“5”、“6”、“7”时分别对应连续分组、间隔分组和区别分组。帧控制头中的其它字段保持不变。

G3-PLC标准中前导和帧控制头的调制方式与数据部分略有不同，前两者仅遵从Tong Mask表，不受动态的Tone Map表格的控制，且帧控制头始终执行6倍的重复调制。为了保持兼容性，本例仅将信道分组扩展数据的调制，前导、帧控制头的调制模式保持不变。

以上具体实施方式仅为本发明的示例性实施方式，不能用于限定本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这些修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (16)

1.一种电力线载波OFDM系统的通信方法，该方法包括将可用的K个子载波C_k分组为L个信道组G_l，每个子载波C_k唯一地属于一个信道组G_l，将待发送的数据分配给各个所述信道组G_l，并在所分配到的信道组上进行数据传输。

2.根据权利要求1所述的电力线载波OFDM系统的通信方法，其特征在于，所述将可用的K个子载波C_k分组为L个信道组G_l的方法为，按照如下公式，将各个子载波C_k依次连续划分到各个信道组G_l：

G_l={C_{l·floor(K/L)+i}},l=0,1,...,L-1,i=0,1,...,floor(K/L)-1，

其中，floor(·)表示对括号内的操作数向下取整的运算。

3.根据权利要求1所述的电力线载波OFDM系统的通信方法，其特征在于，所述将可用的K个子载波C_k分组为L个信道组G_l的方法为，按照如下公式，从序号为l₀的子载波开始，将间隔为L-1的子载波依次划分到各个信道组G_l：

$G_l=\left\{C_{\mathrm{mod}(l+l_0+i\·L,K)}\right\},l=\mathrm{0,1},...,L-1,i=\mathrm{0,1},...,\mathrm{floor}(K/L)-1,$

其中，mod(a,b)表示a对b取模运算，floor(·)表示对括号内的操作数向下取整的运算。

4.根据权利要求1所述的电力线载波OFDM系统的通信方法，其特征在于，所述将可用的K个子载波C_k分组为L个信道组G_l的方法为，获取每个子载波C_k的信道质量，根据信道质量对子载波C_k进行排序，然后将排序后的子载波连续划分到各个信道组G_l。

5.根据权利要求1所述的电力线载波OFDM系统的通信方法，其特征在于，所述将可用的K个子载波C_k分组为L个信道组G_l的方法为，建立包含子载波C_k和其对应的信道组G_l的子载波分组表格，根据自定义的分组策略将每个子载波C_k划分到某个信道组G_l。

6.根据权利要求1所述的电力线载波OFDM系统的通信方法，其特征在于，所述将待发送的数据分配给各个所述信道组G_l的方法为，将所述待发送的数据根据对传输性能的不同要求而划分为N个数据子集，其中N≤L，每个数据子集分配给一个信道组G_l。

7.根据权利要求3或5所述的电力线载波OFDM系统的通信方法，其特征在于，还包括：将用于信道估计的辅助信息或导频信息分配给预先选定的信道组。

8.根据权利要求1所述的电力线载波OFDM系统的通信方法，其特征在于，还包括：

每个信道组G_l分别对数据进行交织处理，各信道组的交织处理采用多重交织模式，在该多重交织模式中，信道组G₀进行交织处理时其输入数据的序号为原始顺序，信道组G_t进行交织处理时其输入数据的序号为信道组G_t-1进行交织处理后的输出数据的顺序，其中t=1,2,...,L-1。

9.根据权利要求8所述的电力线载波OFDM系统的通信方法，其特征在于，每个信道组G_l分别对数据进行的所述交织处理使用相同的交织表，具体为，将对信道组G₀进行交织处理后的输出数据的顺序作为参考交织表，对信道组G_t进行交织处理时针对本信道组的输入数据的序号、通过查找所述参考交织表来得到本组的输出数据的顺序，从而对本组的输入数据进行重新排序并输出，其中t=1,2,...,L-1。

10.根据权利要求1所述的电力线载波OFDM系统的通信方法，其特征在于，所述OFDM系统的帧结构中的帧头部分的指定比特用来指示子载波的分组方式。

11.一种电力线载波OFDM系统的通信设备，该设备包括依次连接的至少进行信道编码操作的预处理器和进行OFDM调制的载波调制器，其特征在于，该系统配置为将多个可用的子载波分组为L个信道组，并且在所述预处理器和所述载波调制器之间还依次连接有分组器和映射器，

所述分组器被配置为将预处理后的数据进行分组，以形成N个数据组，其中N≤L，并将每个所述数据组分别分配给各所述信道组；

所述映射器被配置为对每个所述数据组中的数据进行数据调制。

12.根据权利要求11所述的电力线载波OFDM系统的通信设备，其特征在于，该设备还包括连接在所述分组器和所述映射器之间的交织器，所述交织器包括N个子交织器，每个子交织器被配置为分别对相应的数据组进行交织处理；

所述映射器包括N个子映射器，每个子映射器被配置为分别将相应的数据组中的数据进行数据调制。

13.一种电力线载波OFDM系统的通信设备，该设备包括依次连接的预处理器和进行OFDM调制的载波调制器，其特征在于，该系统配置为将多个可用的子载波分组为L个信道组，并且在所述预处理器之前还连接有分组器，以及在所述预处理器和所述载波调制器之间还连接有映射器，

所述分组器被配置为将预处理前的数据进行分组，以形成N个数据组，其中N≤L，并将每个所述数据组分别分配给所述信道组；

所述预处理器被配置为至少对每个数据组分别进行信道编码；

所述映射器被配置为对每个所述数据组中的数据进行数据调制。

14.根据权利要求13所述的电力线载波OFDM系统的通信设备，其特征在于，

该设备还包括连接在所述预处理器和所述映射器之间的交织器，所述交织器包括N个子交织器，每个子交织器被配置为分别对相应的数据组进行交织处理；

所述预处理器包括N个子预处理器，每个子预处理器被配置为分别对相应的数据组至少进行信道编码；

所述映射器包括N个子映射器，每个子映射器被配置为分别将相应的数据组中的数据进行数据调制。

15.根据权利要求11-14中任一项权利要求所述的电力线载波OFDM系统的通信设备，其特征在于，所述分组器被配置为将输入所述分组器的数据根据对传输性能的不同要求而划分为N个数据子集，每个数据子集为一个所述数据组。

16.根据权利要求12或14所述的电力线载波OFDM系统的通信设备，其特征在于，

所述N个子交织器中，第一个子交织器进行交织处理时其输入数据的序号为原始顺序，其他子交织器进行交织处理时其输入数据的序号为前一个子交织器进行交织处理后的输出数据的顺序；

所述N个子交织器被配置为使用相同的交织表，具体为，将第一个子交织器进行交织处理后的输出数据的顺序作为参考交织表，其他每个子交织器进行交织处理时针对其输入数据的序号、通过查找所述参考交织表来得到输出数据的顺序，从而对所述输入数据进行重新排序并输出。

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