[发明专利]电力线载波OFDM系统的通信方法和设备

说明书

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 Division Multiplexing)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IEEE 1901.2和ITU-T 9955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，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：

其中，mod(a,b)表示a对b取模运算，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，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，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。