CN110429989A - 通信系统间的干扰抑制与共存方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通信系统间的干扰抑制与共存方法及装置，其中，方法包括以下步骤：根据电力线传输系统发送端对干扰信号的频谱检测结果，确定总干扰频段；对总干扰频段内的电力线信号子载波和非干扰频段内的子载波根据功率分配系数分别进行不同的功率分配；调整不同的功率分配系数，并在接收端检测对应的频谱效率，寻找出最高频谱效率对应的最优功率分配系数；根据最优功率分配系数进行功率分配，并发出信号。该方法可以有效降低宽带电力线载波通信系统和短波无线电通信系统之间的干扰，提高频谱效率，优化系统容量，实现通信系统共存。

Description

通信系统间的干扰抑制与共存方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种通信系统间的干扰抑制与共存方法及装置。

背景技术

近年来，宽带电力线载波通信(Broadband PLC)和短波无线电通信系统之间的干扰和共存问题受到广泛关注。随着宽带PLC数据传输速率的提高，其在物联网、智能电网等许多领域得到了更加广泛的应用，但由于其信道具有不均匀、不对称等特点，会向空中辐射电磁干扰。而短波无线电通信所使用的频段和宽带PLC严重重合，因此其受到宽带PLC的干扰最为严重。又因为短波无线电有许多重要的应用，尤其是航空通信、军事通信等关乎国家安全和人民生命财产安全的应用，在某些偏远地区甚至是唯一的通信手段，因此对宽带PLC对短波无线电通信的干扰是人们关心和探讨的热门话题。

发明内容

本申请是基于发明人对以下问题的认识和发现做出的：

对宽带PLC和短波无线电通信系统的共存，可以从抑制PLC辐射干扰、提高短波无线电抗干扰能力、系统共存三个角度去实现。对于PLC辐射干扰的抑制技术，可以通过行政手段、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用技术)调制、陷波、反向补偿信号等方法实现。对于提高短波无线电的抗干扰度，可以从MIMO-OFDM、FHSS(Frequency-Hopping Spread Spectrum，跳频技术)、认知无线电等角度去实现。对于二者的共存，可以通过将其他通信系统的共存方法移植到PLC和短波无线电的共存场景中进行实现，方法多种多样。

总体而言，对实现二者共存的方法要求是尽量简单、有效。

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种通信系统间的干扰抑制与共存方法，该方法可以有效降低宽带电力线载波通信系统和短波无线电通信系统之间的干扰，提高频谱效率，优化系统容量，实现通信系统共存。

本发明的另一个目的在于提出一种通信系统间的干扰抑制与共存装置。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种通信系统间的干扰抑制与共存方法，包括以下步骤：根据电力线传输系统发送端对干扰信号的频谱检测结果，确定总干扰频段；对所述总干扰频段内的电力线信号子载波和非干扰频段内的子载波根据功率分配系数分别进行不同的功率分配；调整不同的功率分配系数，并在接收端检测对应的频谱效率，寻找出最高频谱效率对应的最优功率分配系数；根据所述最优功率分配系数进行功率分配，并发出信号。

本发明实施例的通信系统间的干扰抑制与共存方法，可以有效降低宽带电力线载波通信系统和短波无线电通信系统之间的干扰，提高频谱效率，优化系统容量，实现通信系统共存，原理简明、实现方便，并且能够有效地增加宽带电力线和短波无线电共存的通信系统的频谱效率，即有效提高整个通信系统的频谱效率，实现干扰抑制。

另外，根据本发明上述实施例的通信系统间的干扰抑制与共存方法还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述对所述总干扰频段内的电力线信号子载波和非干扰频段内的子载波根据功率分配系数分别进行不同的功率分配，包括：对处于所述总干扰频带内的干扰子载波，分配到的功率为总功率乘以功率分配系数；对不处于所述总干扰频带内的非干扰子载波，分配到的功率为总功率减去干扰频带内功率。

进一步地，在本发明的一个实施例中，每个子载波的功率分配方法为聚类平均分配原则，其中，对于所述干扰子载波，每个子载波分配到的功率为干扰子载波总功率除以干扰子载波数，而对于所述非干扰子载波，每个子载波分配的功率为非干扰子载波总功率除以非干扰子载波数。

进一步地，在本发明的一个实施例中，颗粒度与相邻功率分配系数的差值成正比，选取的功率分配系数的点数于扫描时间成反比。

进一步地，在本发明的一个实施例中，每改变一个功率分配系数，在发送端得到一个频谱效率，对同一个功率分配系数，通过多次测量得到多个频谱效率，取其平均值得到对应的频谱效率。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种通信系统间的干扰抑制与共存装置，包括：信号频谱检测模块，根据电力线传输系统发送端对干扰信号的频谱检测结果，确定总干扰频段；功率分配模块，用于对所述总干扰频段内的电力线信号子载波和非干扰频段内的子载波根据功率分配系数分别进行不同的功率分配；频谱效率检测模块，用于调整不同的功率分配系数，并在接收端检测对应的频谱效率，寻找出最高频谱效率对应的最优功率分配系数；功率发送模块，用于根据所述最优功率分配系数进行功率分配，并发出信号。

本发明实施例的通信系统间的干扰抑制与共存装置，可以有效降低宽带电力线载波通信系统和短波无线电通信系统之间的干扰，提高频谱效率，优化系统容量，实现通信系统共存，原理简明、实现方便，并且能够有效地增加宽带电力线和短波无线电共存的通信系统的频谱效率，即有效提高整个通信系统的频谱效率，实现干扰抑制。

另外，根据本发明上述实施例的通信系统间的干扰抑制与共存装置还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述功率分配模块进一步用于对处于所述总干扰频带内的干扰子载波，分配到的功率为总功率乘以功率分配系数；对不处于所述总干扰频带内的非干扰子载波，分配到的功率为总功率减去干扰频带内功率。

进一步地，在本发明的一个实施例中，每个子载波的功率分配方法为聚类平均分配原则，其中，对于所述干扰子载波，每个子载波分配到的功率为干扰子载波总功率除以干扰子载波数，而对于所述非干扰子载波，每个子载波分配的功率为非干扰子载波总功率除以非干扰子载波数。

进一步地，在本发明的一个实施例中，颗粒度与相邻功率分配系数的差值成正比，选取的功率分配系数的点数于扫描时间成反比。

进一步地，在本发明的一个实施例中，每改变一个功率分配系数，在发送端得到一个频谱效率，对同一个功率分配系数，通过多次测量得到多个频谱效率，取其平均值得到对应的频谱效率。

本发明附加的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

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的通信系统间的干扰抑制与共存方法的流程图；

图2为根据本发明一个实施例的基于功率分配思想的实现宽带PLC和短波无线电共存的方法的流程图；

图3为根据本发明一个实施例的基于功率分配思想的实现宽带PLC和短波无线电共存的方法对应的装置结构图；

图4为根据本发明实施例的通信系统间的干扰抑制与共存装置的解耦示意图。

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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的通信系统间的干扰抑制与共存方法及装置，首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的通信系统间的干扰抑制与共存方法。

图1是本发明一个实施例的通信系统间的干扰抑制与共存方法的流程图。

如图1所示，该通信系统间的干扰抑制与共存方法包括以下步骤：

在步骤S101中，根据电力线传输系统发送端对干扰信号的频谱检测结果，确定总干扰频段。

其中，电力线载波通信系统可以为OFDM调制，而短波无线电通信系统可以包括单边带和双边带幅度调制、频率调制和相位调制。检测到的干扰频带其特征在于可以具有多个不相交的干扰频带；不同信号导致的干扰频带可以重叠。检测到的干扰频段的特征在于，总干扰频带为所有干扰信号导致的干扰频段的并集。

在步骤S102中，对总干扰频段内的电力线信号子载波和非干扰频段内的子载波根据功率分配系数分别进行不同的功率分配。

其中，不同功率分配是对基于OFDM调制的宽带电力线载波通信系统的不同子载波进行分配的。

具体地，功率分配系数的定义方法如下：对处于总干扰频带内的子载波，称为干扰子载波，分配到的功率为总功率乘以功率分配系数；对不处于总干扰频带内的子载波，称为非干扰子载波，分配到的功率为总功率减去干扰频带内功率。

进一步地，在本发明的一个实施例中，每个子载波的功率分配方法为聚类平均分配原则，其中，对于干扰子载波，每个子载波分配到的功率为干扰子载波总功率除以干扰子载波数，而对于非干扰子载波，每个子载波分配的功率为非干扰子载波总功率除以非干扰子载波数。

在步骤S103中，调整不同的功率分配系数，并在接收端检测对应的频谱效率，寻找出最高频谱效率对应的最优功率分配系数。

其中，在本发明的一个实施例中，颗粒度与相邻功率分配系数的差值成正比，选取的功率分配系数的点数于扫描时间成反比。

可以理解的是，功率分配系数可以取0到1之间的所有值，选取的颗粒度可以自行决定。颗粒度越小，即相邻功率分配系数的差值越小，选取的功率分配系数的点数就越多，扫描时间就越大，反之亦然。

进一步地，在本发明的一个实施例中，每改变一个功率分配系数，在发送端得到一个频谱效率，对同一个功率分配系数，通过多次测量得到多个频谱效率，取其平均值得到对应的频谱效率。

可以理解的是，一段时间内，每改变一个功率分配系数，在发送端就会得到一个频谱效率，对同一个功率分配系数可以通过多次测量得到多个频谱效率，取其平均值得到该分配系数对应的频谱效率。

在步骤S104中，根据最优功率分配系数进行功率分配，并发出信号。

可以理解的是，宽带电力线系统的发送端按照最优功率分配系数进行功率分配，然后发出信号。

下面将通过具体实施例并结合图2和图3对本发明实施例的通信系统间的干扰抑制与共存方法进行进一步阐述。

其中，图3为对于宽带电力线载波通信系统和短波无线电系统的基于功率分配的干扰抑制装置，包括：信号频谱检测装置：用于对短波无线电信号进行频谱检测，确定总干扰频带；子载波判断装置：用于宽带电力线载波系统的发送端，检查各子载波中心频点是否位于总干扰频带中，并进行标记；功率分配装置：用于宽带电力线载波系统的发送端，确认总功率，确认干扰子载波功率和非干扰子载波功率；功率发送装置：用于在宽带电力线载波系统的发送端，对各个子载波分配对应的功率并进行发送；频谱效率检测装置：用于检测宽带电力线载波通信和短波无线电通信系统的接收端接收信号的频谱效率。

实施例1

如图2所示，本发明提出一种基于功率分配的宽带PLC和短波无线电通信系统共存方法，该方法包括：

S1、根据电力线传输系统发送端对干扰信号的频谱检测结果，确定总干扰频段；

具体的，通过图3中的信号频谱检测装置检测短波无线电信号的频带。假设其为幅度调制，频带为13.775MHz–13.780MHz，即带宽为5kHz。PLC子载波间隔为2.5kHz，频带为10MHz–15MHz，即带宽为5MHz，子载波数为2000。由于此时PLC频带完全包含短波无线电频带，因此总干扰频段为短波无线电频段。

S2、对干扰频段内的电力线信号子载波和非干扰频段内的子载波根据功率分配系数进行不同的功率分配；

具体的，通过图3中的子载波判断装置判断出，干扰子载波有2个，非干扰子载波有1998个。假定PLC传输总功率为20W，初始功率分配系数为0。通过图3中的功率分配装置，设定初始的干扰子载波总功率为0W，单个干扰子载波功率为0W；非干扰子载波总功率为20W，单个非干扰子载波功率约为10.01mW。

S3、在一段时间内，调整不同的功率分配系数，在接收端检测对应的频谱效率，寻找出最高频谱效率对应的最优功率分配系数；

具体的，图3中的功率分配装置在0到1之间每隔0.05设定一个功率分配系数，并接收到频谱效率检测装置反馈的对应的频谱效率。假定功率分配系数为0.1时，频谱效率检测装置接检测到最大的频谱效率，则最优功率分配系数就为0.1。再通过图3中的功率分配装置，设定干扰子载波总功率为2W，单个干扰子载波功率为1W；非干扰子载波总功率为18W，单个非干扰子载波功率约为9.01mW。

S4、宽带电力线系统的发送端按照最优功率分配系数进行功率分配，然后发出信号。

具体的，按照功率分配装置分配的结果，通过图3中的功率发射装置注入信号进行发送。

实施例2

如图2所示，本发明提出一种基于功率分配的宽带PLC和短波无线电通信系统共存方法，该方法包括：

S1.根据电力线传输系统发送端对干扰信号的频谱检测结果，确定总干扰频段；

具体的，通过图3中的信号频谱检测装置检测短波无线电信号的频带。假设其为幅度调制，且接收到3个不同的信号，它们频带分别为13.775MHz–13.780MHz、14.745MHz–14.755MHz、14.775MHz–14.780MHz，即带宽分别为5kHz、10kHz、5kHz。PLC子载波间隔为2.5kHz，频带为10MHz–15MHz，即带宽为5MHz，子载波数为2000。由于此时PLC频带完全包含短波无线电频带，因此总干扰频段为3个短波无线电信号频段的并集。

S2.对干扰频段内的电力线信号子载波和非干扰频段内的子载波根据功率分配系数进行不同的功率分配；

具体的，通过图3中的子载波判断装置判断出，干扰子载波有8个，非干扰子载波有1992个。假定PLC传输总功率为20W，初始功率分配系数为0。通过图3中的功率分配装置，设定初始的干扰子载波总功率为0W，单个干扰子载波功率为0W；非干扰子载波总功率为20W，单个非干扰子载波功率约为10.04mW。

S3.在一段时间内，调整不同的功率分配系数，在接收端检测对应的频谱效率，寻找出最高频谱效率对应的最优功率分配系数；

具体的，图3中的功率分配装置在0到1之间每隔0.05设定一个功率分配系数，并接收到频谱效率检测装置反馈的对应的频谱效率。假定功率分配系数为0.15时，频谱效率检测装置接检测到最大的频谱效率，则最优功率分配系数就为0.15。再通过图3中的功率分配装置，设定干扰子载波总功率为3W，单个干扰子载波功率为0.375W；非干扰子载波总功率为17W，单个非干扰子载波功率约为8.53mW。

S4.宽带电力线系统的发送端按照最优功率分配系数进行功率分配，然后发出信号。

具体的，按照功率分配装置分配的结果，通过图3中的功率发射装置注入信号进行发送。

实施例3

如图2所示，本发明提出一种基于功率分配的宽带PLC和短波无线电通信系统共存方法，该方法包括：

S1、根据电力线传输系统发送端对干扰信号的频谱检测结果，确定总干扰频段；

具体的，通过图3中的信号频谱检测装置检测短波无线电信号的频带。假设其为线性调频，基带信号最高频率为300Hz，载波频率为11MHz，最大频偏为600Hz，可以根据卡森公式得到信号带宽近似为1.8kHz。PLC子载波间隔为0.5kHz，频带为10MHz–12MHz，即带宽为2MHz，子载波数为4000。由于此时PLC频带完全包含短波无线电频带，因此总干扰频段为已调短波无线电信号频段。

S2、对干扰频段内的电力线信号子载波和非干扰频段内的子载波根据功率分配系数进行不同的功率分配；

具体的，通过图3中的子载波判断装置判断出，干扰子载波有4个，非干扰子载波有3996个。假定PLC传输总功率为20W，初始功率分配系数为0。通过图3中的功率分配装置，设定初始的干扰子载波总功率为0W，单个干扰子载波功率为0W；非干扰子载波总功率为20W，单个非干扰子载波功率约为5.01mW。

S3、在一段时间内，调整不同的功率分配系数，在接收端检测对应的频谱效率，寻找出最高频谱效率对应的最优功率分配系数；

具体的，图3中的功率分配装置在0到1之间每隔0.05设定一个功率分配系数，并接收到频谱效率检测装置反馈的对应的频谱效率。假定功率分配系数为0.05时，频谱效率检测装置接检测到最大的频谱效率，则最优功率分配系数就为0.05。再通过图3中的功率分配装置，设定干扰子载波总功率为1W，单个干扰子载波功率为0.25W；非干扰子载波总功率为19W，单个非干扰子载波功率约为4.75mW。

S4、宽带电力线系统的发送端按照最优功率分配系数进行功率分配，然后发出信号。

具体的，按照功率分配装置分配的结果，通过图3中的功率发射装置注入信号进行发送。

根据本发明实施例提出的通信系统间的干扰抑制与共存方法，可以有效降低宽带电力线载波通信系统和短波无线电通信系统之间的干扰，提高频谱效率，优化系统容量，实现通信系统共存，原理简明、实现方便，并且能够有效地增加宽带电力线和短波无线电共存的通信系统的频谱效率，即有效提高整个通信系统的频谱效率，实现干扰抑制。

其次参照附图描述根据本发明实施例提出的通信系统间的干扰抑制与共存装置。

图4是本发明一个实施例的通信系统间的干扰抑制与共存装置的结构示意图。

如图4所示，该通信系统间的干扰抑制与共存装置10包括：信号频谱检测模块100、功率分配模块200、频谱效率检测模块300和功率发送模块400。

其中，信号频谱检测模块100根据电力线传输系统发送端对干扰信号的频谱检测结果，确定总干扰频段。功率分配模块200用于对总干扰频段内的电力线信号子载波和非干扰频段内的子载波根据功率分配系数分别进行不同的功率分配。频谱效率检测模块300用于调整不同的功率分配系数，并在接收端检测对应的频谱效率，寻找出最高频谱效率对应的最优功率分配系数。功率发送模块400用于根据最优功率分配系数进行功率分配，并发出信号。本发明实施例的装置10可以有效降低宽带电力线载波通信系统和短波无线电通信系统之间的干扰，提高频谱效率，优化系统容量，实现通信系统共存。

进一步地，在本发明的一个实施例中，功率分配模块200进一步用于对处于总干扰频带内的干扰子载波，分配到的功率为总功率乘以功率分配系数；对不处于总干扰频带内的非干扰子载波，分配到的功率为总功率减去干扰频带内功率。

进一步地，在本发明的一个实施例中，每个子载波的功率分配方法为聚类平均分配原则，其中，对于干扰子载波，每个子载波分配到的功率为干扰子载波总功率除以干扰子载波数，而对于非干扰子载波，每个子载波分配的功率为非干扰子载波总功率除以非干扰子载波数。

进一步地，在本发明的一个实施例中，颗粒度与相邻功率分配系数的差值成正比，选取的功率分配系数的点数于扫描时间成反比。

进一步地，在本发明的一个实施例中，每改变一个功率分配系数，在发送端得到一个频谱效率，对同一个功率分配系数，通过多次测量得到多个频谱效率，取其平均值得到对应的频谱效率。

需要说明的是，前述对通信系统间的干扰抑制与共存方法实施例的解释说明也适用于该实施例的通信系统间的干扰抑制与共存装置，此处不再赘述。

根据本发明实施例提出的通信系统间的干扰抑制与共存装置，可以有效降低宽带电力线载波通信系统和短波无线电通信系统之间的干扰，提高频谱效率，优化系统容量，实现通信系统共存，原理简明、实现方便，并且能够有效地增加宽带电力线和短波无线电共存的通信系统的频谱效率，即有效提高整个通信系统的频谱效率，实现干扰抑制。

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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种通信系统间的干扰抑制与共存方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据电力线传输系统发送端对干扰信号的频谱检测结果，确定总干扰频段；

对所述总干扰频段内的电力线信号子载波和非干扰频段内的子载波根据功率分配系数分别进行不同的功率分配；

调整不同的功率分配系数，并在接收端检测对应的频谱效率，寻找出最高频谱效率对应的最优功率分配系数；以及

根据所述最优功率分配系数进行功率分配，并发出信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述总干扰频段内的电力线信号子载波和非干扰频段内的子载波根据功率分配系数分别进行不同的功率分配，包括：

对处于所述总干扰频带内的干扰子载波，分配到的功率为总功率乘以功率分配系数；

对不处于所述总干扰频带内的非干扰子载波，分配到的功率为总功率减去干扰频带内功率。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，每个子载波的功率分配方法为聚类平均分配原则，其中，对于所述干扰子载波，每个子载波分配到的功率为干扰子载波总功率除以干扰子载波数，而对于所述非干扰子载波，每个子载波分配的功率为非干扰子载波总功率除以非干扰子载波数。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，颗粒度与相邻功率分配系数的差值成正比，选取的功率分配系数的点数于扫描时间成反比。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每改变一个功率分配系数，在发送端得到一个频谱效率，对同一个功率分配系数，通过多次测量得到多个频谱效率，取其平均值得到对应的频谱效率。

6.一种通信系统间的干扰抑制与共存装置，其特征在于，包括：

信号频谱检测模块，根据电力线传输系统发送端对干扰信号的频谱检测结果，确定总干扰频段；

功率分配模块，用于对所述总干扰频段内的电力线信号子载波和非干扰频段内的子载波根据功率分配系数分别进行不同的功率分配；

频谱效率检测模块，用于调整不同的功率分配系数，并在接收端检测对应的频谱效率，寻找出最高频谱效率对应的最优功率分配系数；以及

功率发送模块，用于根据所述最优功率分配系数进行功率分配，并发出信号。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述功率分配模块进一步用于对处于所述总干扰频带内的干扰子载波，分配到的功率为总功率乘以功率分配系数；对不处于所述总干扰频带内的非干扰子载波，分配到的功率为总功率减去干扰频带内功率。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，每个子载波的功率分配方法为聚类平均分配原则，其中，对于所述干扰子载波，每个子载波分配到的功率为干扰子载波总功率除以干扰子载波数，而对于所述非干扰子载波，每个子载波分配的功率为非干扰子载波总功率除以非干扰子载波数。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，颗粒度与相邻功率分配系数的差值成正比，选取的功率分配系数的点数于扫描时间成反比。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，每改变一个功率分配系数，在发送端得到一个频谱效率，对同一个功率分配系数，通过多次测量得到多个频谱效率，取其平均值得到对应的频谱效率。