[发明专利]一种电力线宽带载波半并行发射机及其实现方法

说明书

本发明涉及一种电力线宽带载波半并行发射机，包括：离散余弦变换DCT模块，是对实信号进行变换，变换后在频域中得到的也是一个实信号；矩阵模块，使离散余弦变换DCT模块的M个输出与两个矩阵相乘，可得到相互正交的2M个输出信号，用于降低信号的峰均功率比；多相滤波器，利用多个低阶FIR滤波器来代替一个高阶FIR滤波器，用于降低计算量和抑制邻道干扰。本发明还公开了一种电力线宽带载波半并行发射机的实现方法。本发明利用DCT的能量集中特性，极大减少运算量，实现实时数据处理；有利于降低OFDM信号的峰均功率比，且抑制邻道干扰；有利于资源共享，即在相同的FPGA设备上可实现多个子载波，从而实现并行数据处理、资源消耗与资源利用率之间的最佳平衡。

技术领域

本发明涉及用电信息采集技术领域，尤其是一种电力线宽带载波半并行发射机及其实现方法。

背景技术

凭借其易于实施、宽带效率较高、能消除多路径失真并能简化频域均衡器等优点，OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用)技术在宽带有线和无线数字通讯中发挥着重要作用。由于基于DFT(离散傅立叶变换)的系统对频率同步误差特别敏感，在噪声环境下性能严重下降，且OFDM存在对频率同步要求较高及峰均功率比较大等不足。FBMC(Filter Bank Multi-Carrier,滤波器组多载波)在携带传输信息的子载波上具有较大的频谱分离且在噪声环境下具有较高的鲁棒性，但FBMC对发射机的实时性能、实现区域及数据宽度优化中的数据率及延迟条件也有较高的要求。因此设计一种合适的基于FBMC的发射机需要依赖较高的硬件条件。

FPGA技术是一种以并行处理为主要特点的新兴技术，由于FPGA中仅支持定点运算，数值表示范围较小且精度低，而且受到乘法器、存储器组等关键组件数量限制，更重要的是某些通信标准对实时性的约束，因此复杂的多载波技术的设计与实现必须综合考虑定点精度、延迟、吞吐量及资源消耗等关乎性能的指标。通常，对传输的原始信号有三种方式进行处理：全并行方式，时序控制方式和半并行方式。其中，全并行方式资源消耗高且资源利用率很低；时序控制方式能有效利用符号周期内的时间片，但不允许实时处理且吞吐量较低，可能满足不了总数据率的要求；半并行方式，是有条件选取数据流中的某几路子数据流并行传输，并依次成组按照时序控制方式传输完所有信号，不仅有利于实现资源共享，还有利于在并行数据处理、资源消耗及资源利用率之间实现平衡，进而达到最优的效果。

发明内容

本发明的首要目的在于提供一种以半并行方式实现滤波器组多载波并加以数字多路滤波、适合于宽带通信中实时应用的电力线宽带载波半并行发射机。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种电力线宽带载波半并行发射机，包括：

离散余弦变换DCT模块，是对实信号进行变换，变换后在频域中得到的也是一个实信号；

矩阵模块，使离散余弦变换DCT模块的M个输出与两个矩阵相乘，可得到相互正交的2M个输出信号，用于降低信号的峰均功率比；

多相滤波器，利用多个低阶FIR滤波器来代替一个高阶FIR滤波器，用于降低计算量和抑制邻道干扰；

所述离散余弦变换DCT模块的输入端接r个原始信号数据点，所述离散余弦变换DCT模块的输出端输出M路子信号p_m(k)至矩阵模块的输入端，矩阵模块的输出端分别输出M路信号q_m(k)、M路信号q_m+M(k)至多相滤波器的输入端，所述多相滤波器的输出端作为发射机的输出端，所述多相滤波器的输出端输出用于在电力线上传输的信号即信号e(k)。