TWI376110B - Process for obtaining notches in the transmission of signals over the electricity network - Google Patents

Description

1376110 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 如本說明報告中所述’本發明涉及一種於電氣網路之信 號傳輸中獲取陷波之方法。一陷波被定義為一頻帶，其中 被傳輸之功率密度小於所要求之特定值。本方法於電氣網 路之傳輸系統之創建及使用中特別重要，因為其允許所傳 輪之信號之功率被調整至不同頻率，從而適應不同國家為 電氣網路之信號傳輸制定之現行規則之規定，具有此等規 ® 則指定之合適陷波。如此，將避免干擾使用相同於經電氣 網路之通信所傳輸的信號之頻帶的許可服務。 【先前技術】 由電氣網路（無論是低電壓還是中電壓）構成之通信裝 置，係一種初始時未被考慮用於傳輸電信信號之裝置。該 裝置係一未被屏蔽之裝置，其中所傳輸信號會輻射並干擾 其他使用相同頻率之系統。業餘無線電愛好者及包括無線 電導航、緊急服務等其他無線電通信服務之情形是相關 _的。在此等服務中，一低干擾信號可中斷通信，為此，避 免在此等頻率上進行功率傳輸尤為重要。 鑒於此原因’許多國家之現行規則對於可在特定頻率進 行傳輸之功率谱密度（PSD)加以限制，因此必須依照該等規 則獲取用於在電氣網路上傳輸信號的深陷波。屬於本發明 目的之該方法，經設計以可能最大效能方式創建很深之陷 波，以涵蓋嚴格必需的頻寬。 y 本方法尋求以—高效率方式將所傳輸信號調整至前述法 102349.doc 1376110 =;:Γ之特定功率圖案。該等功率圖案趨向於定義 .....a其中之功率傳輸被嚴格限制（例如，相對於Α ::率：於:°分貝)或者甚至被禁止。雖然如此，由於技術 _ 了把獲得介於一特定功率譜密度之頻帶與另一 同功率譜密度之頻帶之間的立即轉變，因此，在沒有降低 該陷，的相鄰载波功率之情形下，不可能突然消除在某二 頻率範圍内俥給夕f 固内傳輸之^。由於本發明方法，可以—高效率 方式完成此種功率降低，其係藉由在最大程度上降低因產 生此陷波而受影響之與該陷波相鄰載波之數目。 另一方面，力口窗概念（確切而言，升餘弦窗）不是本方法之 發明，但在本技術領域中亦為吾人所熟知。例如，可以在 關於電信之教科書中找到相關内容，如John G. p滅所 耆、MCGraw•酬出版公司出版之，，數位通信”、AIan PP nhem所著、prentlce HaH出版公司出版之"離散時間 信號處理"、Richard Van Nee與Ramjee 所著、"八咖 H_: PubIishers”公司出版之"無線多媒體通信之正交分頻 夕工在第本參考書中提到升餘弦窗係用於帶限信號之 設計（避免符號間之任何干擾），而最後一本參考書提到用於 個別正交刀頻少工符號之加窗方法被應用於降低帶外作號 之頻譜。 ° 本發明方法之新態樣在於以一高效率方式在一頻帶中產 生大於3G分貝之陷波’其藉由調整特定載波發送之功率、 正交分頻多工符號外加循環字首之加窗、及對於主動載波 數目及逆離散傅立葉轉換之大小使用合適值；以及某些不 I02349.doc 1376110 月b由本專利領域之先前技術推導得出之技術。 【發明内容】 為了達到此等目的且避免前述章節中提到之不便，本發 明係由-種於電氣網路信號傳輸中獲取陷波之方法所組 成上：方法包含藉由正交分頻多工(0FDM)發送信號，其中 .通[即點含有-發达器、用於增加—循環字首之裝置及用 於將正交分頻多工符號從頻率轉換至時間之裝置。 此方法之特徵為以下事實，其藉由衰減或藉由消除—或 多個〇聰信號載波來選擇性調整此等載波之功率，因為其 應：具有-定點數之逆離散傅立葉轉換(耐)，用於將頻 域信號變換至時域信號，如果IDFT係複數，可選擇宜點數 大於或等於1〇24’如果耐係實數，可選擇其點數：於或 等於2048’且因為’一旦已增加循環字首，在時域中該等 OFDM符號與一窗相乘。正因為如此，有可能獲取深2〇分貝 之陡崎陷波，此為-重要優點，因為當於電氣網路中傳輸 該信號時，該傳輸信號有可能不干擾使用同樣頻帶之其他 許可服務。同樣’由於在頻帶内引入陷波之可能性，所以 本發明方法允許調整為信號傳輸所選擇之功率譜密度。 在本發明之實施例中，所採用之窗係升餘弦窗。選擇此 IS係因為其在時間上具有一平坦區域及其譜特徵。 在本發明之另一實施例中’此升餘弦窗（其可由捲繞因數 定義）具有小於或等於〇_2之捲繞因數。 此外，該窗具有大於或等於2048之取樣數目，其中此等 取樣係該發送器中數位類比轉換器（DAC)之前的數位取樣。 102349.doc 1376110 另:方面，可調整功率之載波數目依賴於該等陷波之位 置、f度和深度’且依賴於為該方法所選窗之形式 產生一合適深度之陷波，調整位於該陷波中之 功率，且調整與在前的載波相鄰之载波數目。在頻率表之 中，在所選窗中之旁辦捲繞越快，為達到陷波之所需寬： 及深度而必須調整之該等相鄰載波之數目越小。為對 載波進行功率調整，可使用各種可組合使用之方法。^ 可透過逐漸衰減來進行，使得在陷波中該等载波 2 信號之主瓣，或者若該等載波相鄰時所傳輸信號之旁瓣： 是否小於信號傳輸所需的功率譜密度。 另一種進行調整之方式是直接消除受影響之載波，這種 4除表不不在擬調整之載波中傳輸任何功率，以此方 除位於該陷波中之該等載波及合適之相鄰載波數目，1保 證該功率譜密度小於在該陷波中傳輸信號所需之功率譜密 度0 &兩種调整方法在該等載波需要時可以單獨使用或者聯 合使用，可以消除特定載波及衰減其他載波。 為了促進更好地理解本說明報告且形成其—組成部分， 包含了以下—些圖式，其中作為-說明示出本發明之目 的，而不以任何方式進行限制。 【實施方式】 下文給出本發明—實例之說明’參考圖中所採用之編號 方式。 在電氣網路之信號傳輸及通信系統設計中，最重要的問 102349.doc 分被傳輪到二置==且傳輸至電氣網路的信號之部 用頻率範圍相重疊用頻率範圍與該信號傳輪所 傳ί2少此種干擾之目的，許多國家對於可在電氣線路 等頻目/入之最大功率譜密度制定了規則。遺撼的是，此 因不同國家而異’且因此必須在該頻譜中創建陡崎 率上t能進行調整以避免在端視該國家之特定頻 30 1係4 ""力率譜密度之—實例，其為能夠在2至 ^⑵之間傳輸信號所需要之功率譜密度。可以看 存在有多個陷波，為了在此頻寬中傳輸， 等陷波。 π1應成

本明方法允許以—高效率方十户Μ扁A 此等陷波，且因此在任何 了 it形下凋整至合適之譜密度。 如前所述，該發明方、、参 中此為吾人所孰知，遺憾1"概念’在本技術領域 Γ念可用-種或另-種方式解釋，蓉於此原因，在:含 之定義準則。 將说明本方法中使用的”窗” 成對:=號:“由—信號之取樣與-窗相乘所組 成立錢，通常其^ 鄰取樣。圖2係一窗中心在取樣。之實例。 為零之相 中^=擇了本方法所用之窗，則有必要進行加窗。在圖3 :以看到…窗過程。此加窗藉由該 ； 卓窗取樣相乘⑴完成(為此，該窗必須移動到合適位置二 I02349.doc 1376110 不是取樣〇處）。該信號加窗過程（時間相乘）影響頻域中之信 號。此種相依性可在調變或者加窗理論中觀察到： 少W”[4W « 4加)=士 該理論展示時域中之乘法運算產生在頻域中該窗形狀之 一週期捲積。頻域中該窗之旁瓣將決定y[n]輸出信號之頻率 形式。在圖4中可以觀察到本技術領域中為吾人所熟知之一 些典型窗（二角形、Bartlett及Chebyshev)之時域及頻域之形 狀。在此圖中可以看出該窗之形狀決定頻率響應之旁瓣。 例如，該Chebyshev頻率響應保持常數（指旁瓣），而對於

Bartlett ’在初始旁瓣較兩，但是在隨後波瓣中非常快速地 下降。 對於所述之實施例，較佳窗係一升餘弦窗。以取樣〇為年 心之升餘弦窗之公式如下所示： v[«]= < siO < (n| < - ~β •Ν Μ丨丨了 2 l+l 2 Ν silnl > .ν ? 2 式中Ν為該窗之大小，盆佘盖生/ r y ”疋義為（ν[η])值超過0.5之窗4 而β係捲繞因數。通常，—升 ' 开餘弦®可以由此捲繞因數| 以定義。此因數總是介於〇與 μ 之間且表不額外之信绩 輸。S玄捲繞因數越大，該捲 ^ t 捲繞越緩和，如圖5所示。在此 中表示了時域及頻域中之幾 自 升餘弦®及其與捲繞因數 之關係。當捲繞因數到達〇時， 忒由邊成一矩形窗，其呈 102349.doc 1376110 具有报高頻率之旁辦。 如果該捲繞值增加，可使旁瓣較低，但卻會犧牲效率。 此種效率之損失係由於該窗大小增加之事實（其中超額部 刀由Ν*β计异）〇另一方面，如果採用之捲繞因數太低，則 因為旁辦Τ降程度不夠而使效率損纟，且在此情形下，有 必要增加與該等陷波相鄰且已調整功率之載波數目。 一種增加效率而同時保持捲繞因數不變之方法係增加 亂號之载波數目。為創建—陷波而必須調整之相鄰載 波之數目，將不會關於前述情形而改變，但是因為載波之 總數目更多，效率損失之比例將更低。馨於此原因，從一 特定數目乃至更多數目之IDFT載波，該方法將成為可應用 的。 當為於電氣網路之信號傳輸而準備一設計時，已計算出 捲繞因數必須小於0.2以獲得高效率。同樣，該窗之取：數 目必須大於2048。對於本發明之該特定實施例，將採用一 0-15之捲繞因數、一〇 〇5之因數及26〇〇個取樣。 為對所傳輸信號執行本發明方法（一旦已經選擇了窗广使 用一類似於圖6所示之方塊圖。在此圖中，擬在每一 0FDM 信號载波中傳輸之信號被輸入至方塊(2)，該方塊調整該等 合適載波之功率以創建必要之陷波。主要將調整位於該陷 波中之載波及其相鄰載波。所選升餘弦窗中旁瓣之捲繞越 大，為獲得1¾波而必須受影響之相鄰載波數目越少。然後， 本實施财方塊（3)以一複冑方式實施逆快速傅立:葉轉換 (IFFT) ’其通常用於實施具有〇FDM調變之逆離散傅立葉轉 102349.doc -12· 1376110 換（IDFT)隨後’方塊（4)插入由方塊⑺產生之循環字首， 亚且方塊（6)將時域之數位信號與由方塊（7)產生之窗相 乘。為使陷波產生方法具高效率，必須採用具有多個載波 之OFDM及具有大點數之IFFT。在本實施例中，採用一複數 1024點之 IFFT。 最终，在傳輸之前，雖然此方塊在圖ό中未繪示，藉由DAC 轉換器將數位信號轉換成類比信號。 為了獲取陡峭之陷波，衰減或消除位於該陷波中頻率位 置之載波是不夠的。這是由於存在因為該等相鄰載波之旁 瓣而引起之殘留功率，該等旁瓣之產生在很大程度上是由 於該OFDM信號之轉變延伸到該陷波應當所在之頻譜區 域。為了避免此種情形，必須調整該功率亦或消除一定數 目之載波，其與位於該陷波末端位置之載波相鄰。此由圖6 中方塊（2)處理。端視由方塊（7)產生之升餘弦窗之形狀，必 須調整其功率之相鄰載波之數目將更大或更小’鑒於此原 因，此兩個方塊係相互關聯的。 圖7中可以看到在本實施例中已選定取值之兩個升餘弦 囱之形狀（捲繞因數0.15及捲繞因數〇·〇5，且取樣數26〇〇)β 在此情形中，例如，如果要獲得—3〇分貝之深陷波，採用 本發明方法中一0.15之捲繞因數升餘弦窗之情形下，將要 調整4個相鄰載波之功率’採用〇.〇5之捲繞因數之情形下， 總共要調整7個相鄰載波之功率。 【圖式簡單說明】 圖！顯示一功率譜密度（PSD)之實例’其為該等規則在2 102349.doc 13 至3〇分貝頻寬中傳輸信號所需之pSD，以保護在此等頻率 上之許可服務。 圖2顯示用於本發明方法中之一窗之實例。 圖3顯示一取樣信號之加窗過程之方塊圖。 圖4顯示時域及頻域中之各種典型窗。 ★圖5顯不在時域及頻域中具有各種捲繞因數⑻之升餘弦 窗0 圖6顯示在傳輸中創建陷波方法之方塊圖。 圖7顯示獲取-30分貝深度陷波實例中採用之窗。 【主要元件符號說明】 1 相乘 2-7 方塊 102349.doc

Claims (1)

1376110 , 祕邱7日修正替換頁 十、申請專利範園： 1 ~;- 1· 一種於電氣網路之信號傳輸中獲取陷波之方法，其包含 藉由正交分頻多工（0FDM)發送信號，其中通信節點具有 一發送器、用於增加一循環字首之裝置、及將正交分頻 多工符號之頻率轉換至時間之裝置；其中此包含： —藉由一方法調整一或多個0FDM信號載波之功率，該 方法係選自此等載波之衰減及消除； —如果該IDFT是複數，採用至少1〇24點之逆離散傅立 葉轉換（IDFT)，如果該IDFT是實數，採用至少2〇48點之 逆離散傅立葉轉換（IDFT)，將頻域信號變換到時域信 號；以及 —增加一循環字首，然後在時域中將該等〇FDM符號與 一窗相乘； 其中OFDM信號載波功率調整步驟包含測定相鄰於陷波 末端之OFDM信號載波數目、衰減位於陷波中之〇FM信號 載波所包含主瓣的功率以及衰減相鄰於陷波末端之〇FM 信號載波所包含旁瓣之功率。 2.如請求項1之於電氣網路之信號傳輸中獲取陷波之方 法’其中該用於獲取陷波之窗為一升餘弦窗。. 3·如請求項2之於電氣網路之信號傳輸中獲取陷波之方 法，其中該升餘弦窗具有一 〇_ 2之最大捲繞因數， 4.如請求項1之於電氣網路之信號傳輸中獲取陷波之方 法，其中該窗具有至少2048個取樣數目，其中該等取樣 係該發送器之數位類比轉換器前面之數位取樣。 說明書·未劃線版 1376110 ♦ >/年日修正替換頁 5.如請求項1之於電氣網路之信號傳輸中獲取陷波之方 法，其中該等載波之該功率之該調整藉由該等載波之消 除完成’此種消除指不在該等要調整之載波中傳輸任何 功率，以消除位於該陷波中之該等載波及足夠數目之相 鄰載波，以實現該功率譜密度（PSD)小於在該陷波中傳輸 • 信號所需之功率譜密度。 6·如請求項5之於電氣網路之信號傳輪中獲取陷波之方 法，其中該等載波之該調整藉由一方法完成，該方法係 選自逐漸衰減、消除及兩者之組合。 說明書-未劃線版