CN103685125A - 采用非连续载波干涉正交频分复用的电力线通信传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种采用非连续载波干涉正交频分复用的电力线通信传输方法及系统，该方法包括：NCI编码的电力线发射装置发送载波信号，包括：检测电力系统内可用子载波；通过串并转换器将来自电力系统内的数据流转换为并行的K个子数据流；通过NCI编码器分别将K个子数据流进行数字编码以得与K个子数据流对应的复数序列；通过IDFT模块根据NCI编码矩阵对复数序列进行编码，并将编码后的复数序列转换为时域抽样信号；通过GI插入模块根据时域抽样信号生成基带信号或载波信号；通过发送模块将基带信号或载波信号发送至采用NCI解码的电力线接收装置。该方法可实现在存在高功率密度的脉冲噪声的情况下低误码率的通信传输。

Description

采用非连续载波干涉正交频分复用的电力线通信传输方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种采用非连续载波干涉正交频分复用的电力线通信传输方法及系统。

背景技术

电力线通信是一种利用已有的电力系统中的输电线路进行通信的技术，高压电力线通信早已应用于生产，而针对家用的电力线传输标准也已发布（如HomePlug）。该技术应用于建筑中，可以节约布线成本；应用于飞机上，还可以减少导线体积和重量。

电力线系统中，由于电路本身不是点对点的拓扑结构，再加上线路上的连接点和负载会产生反射，使得电力线信道具有多径特性，其信道模型类似于无线信道，因此，用于对抗无线通信的多径效应的正交频分复用（OFDM）技术也适用于电力线传输。然而电力系统不是专门为信号传输设计的系统，由于电力线主要传输功率信号，因此常常伴有对通信造成很强干扰的噪声，尤其是脉冲噪声，其功率密度高，不易建模与预测，因此不利于电力线中信号的传输。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种采用非连续载波干涉正交频分复用的电力线通信传输方法，该方法可实现在存在高功率密度的脉冲噪声的情况下低误码率的通信传输。

本发明的另一目的在于提出一种采用非连续载波干涉正交频分复用的电力线通信传输系统。

为了实现上述目的，本发明第一方面的实施例提出了一种采用非连续载波干涉正交频分复用的电力线通信传输方法，包括：NCI编码的电力线发射装置发送载波信号，具体包括以下步骤：检测电力系统内可用子载波；通过NCI编码的电力线发射装置的串并转换器将来自所述电力系统内的数据流转换为并行的K个子数据流，其中，K为正整数；通过NCI编码的电力线发射装置的NCI编码器根据所述可用子载波和所述电力系统的最大可用子载波生成NCI编码矩阵，并分别将所述K个子数据流进行数字编码以得与所述K个子数据流对应的复数序列；通过NCI编码的电力线发射装置的IDFT模块根据所述NCI编码矩阵对复数序列进行编码，并将编码后的所述复数序列转换为时域抽样信号；通过NCI编码的电力线发射装置的GI插入模块根据所述时域抽样信号生成基带信号或载波信号；通过NCI编码的电力线发射装置的发送模块将所述基带信号发送至采用NCI解码的电力线接收装置。

本发明实施例的方法，具有以下优点：采用非连续载波进行传输，在有其他用户占用某些频率时，通过抑制相邻的子载波，使得系统不在这些频率附近传输信号，达到不干扰其他用户，也不被其他用户干扰的效果；通过抑制与电力线中的周期性脉冲噪声所在频率相邻的子载波，减少周期性脉冲噪声对系统的干扰，优化了子载波分配，提高了通信传输质量；通过NCI编码，完成了对子载波的抑制，实现了非连续载波传输的功能；对信号进行NCI编码，与未编码的OFDM相比，降低了传输信号的峰均功率比，克服了OFDM系统峰均功率比过大而难以实用的问题，信号传输的平均功率提高，信噪比增加，使得通信传输的质量得到了提高；设计了用于非连续子载波的同步帧头序列，使得帧头序列在传输时也不占用被抑制的子载波；波状的导频格式使得导频在时间方向上均匀分布，减少脉冲噪声对导频的干扰，提高了脉冲噪声影响下基于导频的信道估计精度，保证了通信质量。

另外，根据本发明上述实施例的采用非连续载波干涉正交频分复用的电力线通信传输方法还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，所述采用NCI解码的电力线接收装置接收所述基带信号或载波信号的步骤包括：通过采用NCI解码的电力线接收装置的接收模块接收所述来自所述发送模块发送的基带信号或载波信号，得到基带信号或直接得到基带信号；通过采用NCI解码的电力线接收装置的GI移除模块将接收到的所述基带信号或载波信号进行滤波解调以得到所述时域抽样信号；通过采用NCI解码的电力线接收装置的DFT模块将所述时域抽样信号进行解码以得到所述复数序列；通过采用NCI解码的电力线接收装置的NCI解码器根据所述复数序列得到所述K个子数据流；通过采用NCI解码的电力线接收装置的并串转换器将所述K个子数据流合并后得到所述完整的数据流。

在一些示例中，还包括：所述NCI编码的电力线发射装置将一组基带信号以多帧的形式发送至所述采用NCI解码的电力线接收装置时，根据基于伪随机序列的频域生成算法生成用于帧同步的时域序列。

在一些示例中，还包括：所述采用NCI解码的电力线接收装置通过估计所述接收机接收到的所述基带信号或载波信号得到导频区域的信道估计参数；根据二维插值方法计算信道估计参数以便所述接收机恢复所述数据流。

本发明第二方面的实施例提供了一种采用非连续载波干涉正交频分复用的电力线通信传输系统，包括：NCI编码的电力线发射装置和采用NCI解码的电力线接收装置；所述NCI编码的电力线发射装置包括：串并转换器，用于将来自所述电力系统内的数据流转换为并行的K个子数据流，其中，K为正整数；NCI编码器，用于分别将所述K个子数据流进行数字编码以得与所述K个子数据流对应的复数序列；IDFT模块，用于根据预先生成的NCI编码矩阵对复数序列进行编码，以及将编码后的所述复数序列转换为时域抽样信号；GI插入模块，用于根据所述时域抽样信号生成基带信号或载波信号；发送模块，用于将所述基带信号或载波信号发送至采用NCI解码的电力线接收装置。

本发明实施例的系统，具有以下优点：采用非连续载波进行传输，在有其他用户占用某些频率时，通过抑制相邻的子载波，使得系统不在这些频率附近传输信号，达到不干扰其他用户，也不被其他用户干扰的效果；通过抑制与电力线中的周期性脉冲噪声所在频率相邻的子载波，减少周期性脉冲噪声对系统的干扰，优化了子载波分配，提高了通信传输质量；通过NCI编码，完成了对子载波的抑制，实现了非连续载波传输的功能；对信号进行NCI编码，与未编码的OFDM相比，降低了传输信号的峰均功率比，克服了OFDM系统峰均功率比过大而难以实用的问题，信号传输的平均功率提高，信噪比增加，使得通信传输的质量得到了提高；设计了用于非连续子载波的同步帧头序列，使得帧头序列在传输时也不占用被抑制的子载波；波状的导频格式使得导频在时间方向上均匀分布，减少脉冲噪声对导频的干扰，提高了脉冲噪声影响下基于导频的信道估计精度，保证了通信质量。

另外，根据本发明上述实施例的采用非连续载波干涉正交频分复用的电力线通信传输系统还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，所述采用NCI解码的电力线接收装置包括：接收模块，用于接收来自所述发送模块发送的基带信号或载波信号；GI移除模块，用于对所述基带信号或载波信号进行滤波解调后得到所述时域抽样信号；DFT模块，用于对所述时域抽样信号进行解码以得到所述复数序列；NCI解码器，用于根据所述复数序列得到所述K个子数据流；并串转换器，用于根据所述K个子数据流合并后得到所述完整的数据流。

在一些示例中，所述NCI编码的电力线发射装置将一组基带信号或载波信号以多帧的形式发送至所述采用NCI解码的电力线接收装置时，所述NCI编码的电力线发射装置根据基于伪随机序列的频域生成算法生成用于帧同步的时域序列。

在一些示例中，所述NCI编码的电力线发射装置通过估计所述接收机接收到的所述基带信号或载波信号得到导频区域的信道估计参数，并根据二维插值方法计算信道估计参数以便所述接收机恢复所述数据流。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的采用非连续载波干涉正交频分复用的电力线通信传输方法的流程图；

图2是根据本发明一个基本区域内的导频分布的示意图；

图3为NCI-OFDM系统的峰均功率比变化图；

图4为NCI-OFDM系统的峰均功率比统计分布图；

图5为非编码的非连续子载波OFDM系统的峰均功率比变化图；

图6为非编码的非连续子载波OFDM系统的峰均功率比统计分布图；

图7为使用包括本发明在内的不同传输方式得到的比特误码率曲线；以及

图8是根据本发明一个实施例的采用非连续载波干涉正交频分复用的电力线通信传输系统的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图描述根据本发明实施例的采用非连续载波干涉正交频分复用的电力线通信传输方法及系统。

图1是根据本发明一个实施例的采用非连续载波干涉正交频分复用的电力线通信传输方法的流程图。如图1所示，根据本发明一个实施例的采用非连续载波干涉正交频分复用的电力线通信传输方法，包括如下步骤：

NCI编码的电力线发射装置发送载波信号，具体包括以下步骤：

步骤S101：检测电力系统内可用子载波。

步骤S102：通过NCI编码的电力线发射装置的串并转换器将来自电力系统内的数据流转换为并行的K个子数据流，其中，K为正整数。

步骤S103：通过NCI编码的电力线发射装置的NCI编码器根据可用子载波和电力系统的最大可用子载波生成NCI编码矩阵，并分别将K个子数据流进行数字编码以得与K个子数据流对应的复数序列。

步骤S104：通过NCI编码的电力线发射装置的IDFT模块根据NCI编码矩阵对复数序列进行编码，并将编码后的复数序列转换为时域抽样信号。

步骤S105：通过NCI编码的电力线发射装置的GI插入模块根据时域抽样信号生成基带信号或载波信号。

步骤S106：通过NCI编码的电力线发射装置的发送模块将基带信号或载波信号发送至采用NCI解码的电力线接收装置。

进一步地，采用NCI解码的电力线接收装置接收基带信号或载波信号的步骤包括：

步骤S107：通过采用NCI解码的电力线接收装置的接收模块接收来自发送模块发送的基带信号或载波信号，得到基带信号或直接得到基带信号。

步骤S108：通过采用NCI解码的电力线接收装置的GI移除模块将接收到的基带信号或载波信号进行滤波解调以得到时域抽样信号。

步骤S109：通过采用NCI解码的电力线接收装置的DFT模块将时域抽样信号进行解码以得到复数序列。在一个具体示例中，例如可根据离散傅里叶变换方法对上述时域抽样信号进行解码。

步骤S110：通过采用NCI解码的电力线接收装置的NCI解码器根据复数序列得到K个子数据流。

步骤S111：通过采用NCI解码的电力线接收装置的并串转换器将K个子数据流合并后得到所述完整的数据流。

在本发明的一个实施例中，该方法还包括：

1、NCI编码的电力线发射装置将一组基带信号以多帧的形式发送至采用NCI解码的电力线接收装置时，根据基于伪随机序列的频域生成算法生成用于帧同步的时域序列。

2、通过估计接收机接收到的基带信号得到导频区域的信道估计参数。

3、计算信道估计参数以便接收机恢复数据流。进一步而言，可根据二维插值方法计算信道估计参数以便接收机恢复所述数据流。

具体而言：为抵抗电力系统内的周期性脉冲噪声，本发明的方法采用了非连续的子载波进行传输，以避开受干扰较大的子载波。同时为降低系统发射信号时的峰均功率比，采用了NCI编码，以降低OFDM（即：基带信号或载波信号）的误码率。

例如：首先可通过外围设备检测电力系统内的可用子载波。电力系统设计的最大可用子载波数为N，检测到的可用子载波数为K。然后生成指示可用子载波的指示向量，其长度为N：

p=(p0,p1,L,pN-1)^T，

其中p_n(n=0,1,…,N-1)表示编号为i的子载波的可用状态：p_n=1表示子载波i处于被激活的状态，可以用于信号传输；p_n=0表示子载波处于被抑制的状态，不可以用于信号传输。每个子载波只能处于这两状态中的一个，故pn只能等于0或1。可用子载波数K通过下式计算：

$K=\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{p}_n,$

然后根据最大可用子载波数N和可用子载波数K，生成用于编码/解码的NCI编码矩阵C_NCI，具体过程如下：

在该方法中，IDFT的总长度等于总子载波数N，即对应的IDFT矩阵为：

$F_N^{-1}=\frac{1}{\sqrt{N}}{W}_N^{\mathrm{ij}},$

其中0≤i,j≤N-1，且： $W_N^{\mathrm{ij}}=\exp \left(\frac{2\mathrm{\π}\sqrt{-1}}{N}\mathrm{ij}\right),$

NCI码按以下步骤构造：

（1）初始化，令循环变量i=j=k=0；

（2）若p_i=0则令

i=i+1,j=j+1；若p_i=1则令

（3）重复第2步，直到i=N；

（4）得到第k列NCI码：

$C_k^{\left(\mathrm{NCI}\right)}={({\mathrm{\α}}_0^{\left(k\right)},{\mathrm{\α}}_1^{\left(k\right)},...,{\mathrm{\α}}_{N-1}^{\left(k\right)})}^T,k=k+1;$

（5）转至第2步直到k=K；

（6）结束。

发射机（即NCI编码的电力线发射装置）与接收机（即采用NCI解码的电力线接收装置）工作时，发射一个OFDM符号（即基带信号或载波信号）的过程如下：

高速数据流输入发射机后，串/并转换器首先将该数据流转换为K个并行的低速数据支流，各支流分别进行数字编码调制（QPSK等），映射为复数序列，其长度为K：

X(k)=a_k+j^b _k,(k=0,1,…,K-1)，

该序列输入到NCI编码器中，以复数向量的形式与NCI编码矩阵相乘：

$X_{\mathrm{NCI}}=C_{\mathrm{NCI}}X=C_{\mathrm{NCI}}\·\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\α}}_0+{\mathrm{jb}}_0\\ {\mathrm{\α}}_1+{\mathrm{jb}}_1\\ .\\ .\\ .\\ {\mathrm{\α}}_{K-1}+{\mathrm{jb}}_{K-1}\end{array}\right],$

得到编码后的复数序列X_NCI，其长度为N，与所有子载波一一对应，其中对应于被抑制子载波的位置已通过NCI编码进行了补零处理，故不会在被抑制的子载波上传输信号。编码后的复数序列X_NCI后，通过IDFT转换为时域抽样信号，时域抽样信号为长度为N的实信号向量：

$x=F_W^{-1}{X}_{\mathrm{NCI}}=F_W^{-1}{C}_{\mathrm{NCI}}X,$

时域抽样信号x进入GI插入，输出得到完整的OFDM符号（用于发射的基带信号）。该符号通过发射器调制为模拟信号后发射至接收机。

接收机通过接收器收到发射机发射的模拟信号，经过滤波解调后得到时域抽样信号，输入GI移除模块后得到长度为N的时域抽样信号，进行DFT，得到未解码的频域信号：

${\hat{X}}_{\mathrm{NCI}}=F_W\hat{x},$

的长度为N，进行NCI解码后与NCI编码矩阵的共轭转置相乘，得到去除抑制子载波之后的复数序列，其长度为K：

$\hat{X}=C_{\mathrm{NCI}}^H{\hat{X}}_{\mathrm{NCI}}=C_{\mathrm{NCI}}^H{F}_W\hat{x},$

该序列进行并/串转换后，经过解映射与合并，由并行低速数据流恢复为高速数据流。由此，一个OFDM符号传输完成。

进一步地，上述示例实现了OFDM符号传输的基本功能，以下对传输的帧格式进行描述。帧格式设计包括：用于帧同步的帧头同步序列生成算法，导频格式设计以及相应的信道估计算法设计。

上述将一组OFDM符号连续顺次发送，构成一个“帧”。每一帧开头的一个或多个符号用于传输同步序列，帧头同步序列采用基于伪随机序列的频域生成算法，生成用于帧同步的时域序列。为抵抗电力系统中的随机脉冲噪声，设计了波状的导频格式。通过估计接收到的导频符号，得到导频区域的信道估计参数，然后通过二维插值，计算数据区域的信道估计参数，进而估计接收信号，恢复传输的数据。

基于伪随机序列的帧同步序列频域算法如下：

在频域正半轴，即X(n),n=0,…,N/2-1，取实值伪随机序列；

在频域负半轴，即X(n),n=-N/2,…,-1，奇频率对称取负值，偶频率对称取正值：

$X(-n)=\left\{\begin{array}{c}X\left(n\right),n=2i\\ -X\left(n\right),n=2i-1\end{array},=1,...,\frac{N}{4},\right.$

根据指示向量p更新频域序列X(n)：

$X\left(n\right)=p\left(n\right)p(-n)X\left(n\right),n=-\frac{N}{2},...,\frac{N}{2}-1,$

进行IDFT，得到对应的时域序列：

结束。

通过以上算法，得到的序列在时域的形式为：

$x\left(n\right)=\left[\begin{array}{cccc}{C}_{N/4}& {\stackrel{\‾}{C}}_{N/4}& C_{N/4}^{*}& {\stackrel{\‾}{C}}_{N/4}^{*}\end{array}\right],$

其中，C_N/4与

互为镜像，

与

互为镜像，且

分别为C_N/4，

的共轭序列。因此同步时，取序列的前半部分与后半部分做卷积，根据卷积的最大值的位置就可以确定同步的位置。

上述的帧格式采用波状的导频设计，其表达式如下：

对于同步头后的第n_t个OFDM符号，若满足:

n_t=iN_T+k，

其中N_T为导频在时间方向的间隔，i，k均为非负整数且k小于N_T，则该OFDM符号中导频所在的子载波为：

{n_f}={(k-1)N_F,M-kN_F,…,jM+(k-1)N_F,(j+1)M-kN_F,…}，

其中，M=2N_TN_F，N_F为导频在子载波上的间隔，j为任意非负整数，但需满足n_f≤N。一个基本区域内的导频分布如图2所示，图中每完整的一行为一个OFDM符号。在一帧中，一列符号由上而下顺次发送。波状的导频设计使得导频在顺次传输的每个OFDM符号上都有导频，防止突发的脉冲噪声在影响某个符号时，附近符号由于没有导频而信道估计精度也受到影响。

由于不是每个子载波上都分布有导频，因此在含导频的相邻子载波连续被抑制时，它们之间的子载波也都被抑制，不传输数据，以避免该数据区域由于缺乏导频而无法进行信道估计的情况发生。

接收时首先根据导频区域接收的信号估计参数

n_t,n_f满足上述导频分布表达式，然后进行数据区域的信道参数估计。二维插值采用线性插值的算法，先在有导频的频率上行线性插值，然后在OFDM符号内进行插值：

一帧中，先在含有导频的子载波上进行线性插值：

$\hat{H}(i,n_f)=\frac{N_T-i}{N_T}\hat{H}\left(n_t,n_f\right)+\frac{i}{N_T}\hat{H}(n_t+N_T,n_f)$

和

是通过同一子载波上相邻导频直接估计的信道参数，，然后估计不含导频的子载波上的信道参数：

$\hat{H}(i,j)=\frac{N_F-j}{N_F}\hat{H}(i,n_f)+\frac{j}{N_F}\hat{H}(i,n_f+N_F).$

实施例：在飞机电力系统中使用本发明的方法进行通信传输，与其他通信传输方法进行比对。飞机电力线传输的参数如表1所示：

表1

带宽	0～40.96MHz
		子载波间隔	40kHz
总子载波数	1024
		可用子载波数	832
OFDM符号长度	25μs
		循环前缀长度	5μs
总OFDM符号长度	30μs
		调制方式	QPSK,
背景信噪比	25dB

需要传输的数据按帧进行分组，应用本发明实施例的方法设计的同步帧头，然后按本发明的方法设计的导频格式插入导频输入到本发明设计的发射机；

需要传输的信号输入本发明设计的发射机后，经过串/并转换、QPSK调制、NCI编码、IDFT和插入GI后，通过发送模块，按上表所列参数发射到电力系统中；

本发明设计的接收机按上表给出的参数接收信号，经过移除GI、DFT、NCI解码、QPSK解调和并/串转换后得到接收的信号；

根据导频进行信道估计，得到各符号的信道估计参数，进而得到接收的数据；

计算传输中每个符号的峰均功率比，与没有进行NCI编码的传输信号进行比较；

统计比特误码率，与没有进行NCI编码的传输方式和采用栅格状导频格式的传输方式的比特误码率进行比较。

使用本发明的方法的传输方式的峰均功率比的变化如图3所示，其统计分布如图5所示，未采用NCI编码得到的峰均功率比的变化如图4所示，其统计分布如图6所示。可以看出，经过NCI编码后，系统的峰均功率比下降了一个数量级以上，而且分布的区间宽度也减小了。因此，经过NCI编码后，系统可以用更高的平均功率传输信号，以获得更高的信噪比，提高通信质量。

使用本发明的传输方式、没有进行NCI编码的传输方式和和采用栅格状导频格式的传输方式得到的比特误码率曲线如图7。可以看出，通过使用本发明的NCI编码获得更高的信噪比后，比特误码率也随之下降；而与采用栅格状导频格式的传输方式相比，采用本发明的波状导频的传输方式，比特误码率在脉冲噪声出现次数增多时增加的较少，而采用栅格状导频格式的传输方式时比特误码率增加的很快。也就是说波状导频比栅格状导频更稳定、更不易受脉冲噪声影响。

本发明实施例的方法，具有以下优点：采用非连续载波进行传输，在有其他用户占用某些频率时，通过抑制相邻的子载波，使得系统不在这些频率附近传输信号，达到不干扰其他用户，也不被其他用户干扰的效果；通过抑制与电力线中的周期性脉冲噪声所在频率相邻的子载波，减少周期性脉冲噪声对系统的干扰，优化了子载波分配，提高了通信传输质量；通过NCI编码，完成了对子载波的抑制，实现了非连续载波传输的功能；对信号进行NCI编码，与未编码的OFDM相比，降低了传输信号的峰均功率比，克服了OFDM系统峰均功率比过大而难以实用的问题，信号传输的平均功率提高，信噪比增加，使得通信传输的质量得到了提高；设计了用于非连续子载波的同步帧头序列，使得帧头序列在传输时也不占用被抑制的子载波；波状的导频格式使得导频在时间方向上均匀分布，减少脉冲噪声对导频的干扰，提高了脉冲噪声影响下基于导频的信道估计精度，保证了通信质量。

本发明进一步实施例提供了一种采用非连续载波干涉正交频分复用的电力线通信传输系统，如图8所示，该系统包括：NCI编码的电力线发射装置和采用NCI解码的电力线接收装置。

其中，NCI编码的电力线发射装置包括：串并转换器、NCI编码器、IDFT模块、GI插入模块和发送模块（图中未示出）。串并转换器用于将来自电力系统内的数据流转换为并行的K个子数据流，其中，K为正整数。NCI编码器用于分别将K个子数据流进行数字编码以得与K个子数据流对应的复数序列。IDFT模块用于根据预先生成的NCI编码矩阵对复数序列进行编码，以及将编码后的复数序列转换为时域抽样信号。GI插入模块用于根据时域抽样信号生成基带信号或载波信号。发送模块，用于将基带信号或载波信号发送至采用NCI解码的电力线接收装置。

采用NCI解码的电力线接收装置包括：接收模块（图中未示出）、GI移除模块、DFT模块、NCI解码器和并/串转换器。其中，接收模块用于接收来自发送模块发送的基带信号或载波信号。GI移除模块用于对基带信号或载波信号进行滤波解调后得到时域抽样信号。DFT模块用于对时域抽样信号进行解码以得到复数序列。NCI解码器用于根据复数序列得到K个子数据流。并串转换器用于根据K个子数据流合并后得到完整的数据流。

另外，在图8中，上述系统的NCI编码的电力线发射装置和采用NCI解码的电力线接收装置还包括信号转换模块，该信号转换模块用于将基带信号或载波信号转换为可用于电力线传输的信号。

在本发明的一个实施例中，IDFT模块用于根据离散傅里叶逆变换方法对复数序列进行编码。DFT模块用于根据离散傅里叶变换方法对时域抽样信号进行解码。

进一步而言，NCI编码的电力线发射装置将一组基带信号或载波信号以多帧的形式发送至采用NCI解码的电力线接收装置时，NCI编码的电力线发射装置根据基于伪随机序列的频域生成算法生成用于帧同步的时域序列。更进一步地，NCI编码的电力线发射装置通过估计接收机接收到的基带信号或载波信号得到导频区域的信道估计参数，并根据二维插值方法计算信道估计参数以便接收机恢复所述数据流。

本发明实施例的系统，具有以下优点：采用非连续载波进行传输，在有其他用户占用某些频率时，通过抑制相邻的子载波，使得系统不在这些频率附近传输信号，达到不干扰其他用户，也不被其他用户干扰的效果；通过抑制与电力线中的周期性脉冲噪声所在频率相邻的子载波，减少周期性脉冲噪声对系统的干扰，优化了子载波分配，提高了通信传输质量；通过NCI编码，完成了对子载波的抑制，实现了非连续载波传输的功能；对信号进行NCI编码，与未编码的OFDM相比，降低了传输信号的峰均功率比，克服了OFDM系统峰均功率比过大而难以实用的问题，信号传输的平均功率提高，信噪比增加，使得通信传输的质量得到了提高；设计了用于非连续子载波的同步帧头序列，使得帧头序列在传输时也不占用被抑制的子载波；波状的导频格式使得导频在时间方向上均匀分布，减少脉冲噪声对导频的干扰，提高了脉冲噪声影响下基于导频的信道估计精度，保证了通信质量。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。

Claims (8)

1.一种采用非连续载波干涉正交频分复用的电力线通信传输方法，其特征在于，包括：

NCI编码的电力线发射装置发送载波信号，具体包括以下步骤：

检测电力系统内可用子载波；

通过NCI编码的电力线发射装置的串并转换器将来自所述电力系统内的数据流转换为并行的K个子数据流，其中，K为正整数；

通过NCI编码的电力线发射装置的NCI编码器根据所述可用子载波和所述电力系统的最大可用子载波生成NCI编码矩阵，并分别将所述K个子数据流进行数字编码以得与所述K个子数据流对应的复数序列；

通过NCI编码的电力线发射装置的IDFT模块根据所述NCI编码矩阵对复数序列进行编码，并将编码后的所述复数序列转换为时域抽样信号；

通过NCI编码的电力线发射装置的GI插入模块根据所述时域抽样信号生成基带信号或载波信号；

通过NCI编码的电力线发射装置的发送模块将所述基带信号或载波信号调制到载波上或直接发送至采用NCI解码的电力线接收装置。

2.根据权利要求1所述的采用非连续载波干涉正交频分复用的电力线通信传输方法，其特征在于，所述采用NCI解码的电力线接收装置接收所述基带信号或载波信号的步骤包括：

通过采用NCI解码的电力线接收装置的接收模块接收所述来自所述发送模块发送的基带信号或载波信号，得到基带信号或直接得到基带信号；

通过采用NCI解码的电力线接收装置的GI移除模块将接收到的所述基带信号或载波信号进行滤波解调以得到所述时域抽样信号；

通过采用NCI解码的电力线接收装置的DFT模块将所述时域抽样信号进行解码以得到所述复数序列；

通过采用NCI解码的电力线接收装置的NCI解码器根据所述复数序列得到所述K个子数据流；

通过采用NCI解码的电力线接收装置的并串转换器将所述K个子数据流合并后得到所述完整的数据流。

3.根据权利要求1所述的采用非连续载波干涉正交频分复用的电力线通信传输方法，其特征在于，还包括：

所述NCI编码的电力线发射装置将一组基带信号以多帧的形式发送至所述采用NCI解码的电力线接收装置时，根据基于伪随机序列的频域生成算法生成用于帧同步的时域序列。

4.根据权利要求1所述的采用非连续载波干涉正交频分复用的电力线通信传输方法，其特征在于，还包括：

所述采用NCI解码的电力线接收装置通过估计所述接收机接收到的所述基带信号或载波信号得到导频区域的信道估计参数；

根据二维插值方法计算信道估计参数以便所述接收机恢复所述数据流。

5.一种采用非连续载波干涉正交频分复用的电力线通信传输系统，其特征在于，包括：NCI编码的电力线发射装置和采用NCI解码的电力线接收装置；

所述NCI编码的电力线发射装置包括：

串并转换器，用于将来自所述电力系统内的数据流转换为并行的K个子数据流，其中，K为正整数；

NCI编码器，用于分别将所述K个子数据流进行数字编码以得与所述K个子数据流对应的复数序列；

IDFT模块，用于根据预先生成的NCI编码矩阵对复数序列进行编码，以及将编码后的所述复数序列转换为时域抽样信号；

GI插入模块，用于根据所述时域抽样信号生成基带信号或载波信号；

发送模块，用于将所述基带信号或载波信号发送至采用NCI解码的电力线接收装置。

6.根据权利要求5所述的采用非连续载波干涉正交频分复用的电力线通信传输系统，其特征在于，所述采用NCI解码的电力线接收装置包括：

接收模块，用于接收来自所述发送模块发送的基带信号或载波信号；

GI移除模块，用于对所述基带信号或载波信号进行滤波解调后得到所述时域抽样信号；

DFT模块，用于对所述时域抽样信号进行解码以得到所述复数序列；

NCI解码器，用于根据所述复数序列得到所述K个子数据流；

并串转换器，用于根据所述K个子数据流合并后得到所述完整的数据流。

7.根据权利要求5所述的采用非连续载波干涉正交频分复用的电力线通信传输系统，其特征在于，所述NCI编码的电力线发射装置将一组基带信号或载波信号以多帧的形式发送至所述采用NCI解码的电力线接收装置时，所述NCI编码的电力线发射装置根据基于伪随机序列的频域生成算法生成用于帧同步的时域序列。

8.根据权利要求5所述的采用非连续载波干涉正交频分复用的电力线通信传输系统，其特征在于，所述NCI编码的电力线发射装置通过估计所述接收机接收到的所述基带信号或载波信号得到导频区域的信道估计参数，并根据二维插值方法计算信道估计参数以便所述接收机恢复所述数据流。

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