[发明专利]一种基于相同OFDM系统的宽带电力线载波和宽带无线双模通信系统

说明书

本发明提出了一种基于相同OFDM系统的宽带电力线载波和宽带无线双模通信系统。充分利用OFDM技术抗多径衰落和抗干扰能力强的优点，并结合高效的编码调制技术、鲁棒灵活的帧结构设计、信号处理技术、自适应技术和组网技术，充分发挥电力线载波通信和微功率无线通信信道的优点，弥补单纯电力线载波通信或微功率无线通信的不足，将单一OFDM系统融合到宽带电力线载波和宽带无线通信系统中，将宽带电力线载波及宽带无线的物理层进行深度算法融合，降低双模产品的复杂度和成本，实现了高性能、低功耗和低成本的实现架构。利用电力线载波通信和无线通信的干扰源完全不同，形成分集接收效应，高效地解决了盲点问题，形成了完整、健壮而稳定的通信网络覆盖。

技术领域

本发明涉及数字和模拟信息传输技术领域，特别涉及OFDM电力线载波通信和微功率无线的一种数据传输系统。

背景技术

电力线通信（Power Line Communication，PLC）是指利用电力线作为媒体实现数据传输的一种通信技术。由于电力线是最普及、覆盖范围最为广阔的一种物理媒体，利用电力线等媒体传输数据信息，不需要布线，同时能够穿墙越壁，不受阻挡，可以有效降低运营成本、减少构建新的通信网络的支出，因此电力线通信技术正成为信息技术发展的热点。

然而，由于低压电力网结构的复杂性、线路高频信号衰减严重，特别是电网各种干扰的随机性和无规律性，加上电力网络的分布电容、分布电感、负载性质、负载阻抗值、噪声等都是动态的而不是恒定的，电力载波技术具有一定的局限性。若电网上存在较大的噪声和干扰，其通信性能也会受到影响。

微功率无线通信技术是采用频率调制方式把信息加载在高频电磁波上，利用空间传播来进行数据通信的方法。微功率无线通信通过射频电磁波进行通信和数据传输，优点是不受电网上负载、噪声和干扰的影响；缺点是受传输距离、建筑物阻挡、金属屏蔽、天气环境以及易受天线位置等影响，通信成功率不稳定。

而且目前比较常用的微功率无线通信技术诸如《电力用户用电信息采集系统通信协议:微功率无线通信标准》、《电、水、气、热能源计量管理系统 第4-2部分：低功耗微功率无线通信协议》和《IEEE Std 802.15.4g: 低速率无线个域网物理层和介质访问控制层规范》均采用GFSK、FSK的调制方式，一方面带宽比较窄，频谱利用率低，另一方面抗多径干扰能力差，不适合复杂的楼宇间传输。同时，纠错能力也比较弱，通常采用简单的汉明码等，无法保证可靠的通信质量和QoS的要求。为了进一步提高微功率无线通信系统的性能和频带利用率，需要采用基于OFDM的微功率无线通信系统。

正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，缩写为OFDM）是一种特殊的多载波信号调制方法，其主要思想是在频域内将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输。这样，尽管总的信道是非平坦的，具有频率选择性，但是每个子信道是相对平坦的，在每个子信道上进行的是窄带传输，信号带宽小于信道的相应带宽，因此就可以大大消除信号波形间的干扰。由于在OFDM系统中各个子信道的载波相互正交，它们的频谱是相互重叠的，这样不但减小了子载波间的相互干扰，同时又提高了频谱利用率。

OFDM技术优点主要有：

1)采用多路子载波调制技术，使系统具有较强的抗窄带干扰能力；

2)采用信道估计和信道均衡技术，使系统具有较强的抗多径衰落能力；

3)采用相互正交的子载波作为子信道，允许子信道的频谱重叠，频谱利用率高，采用更高阶的星座调制方式（如QPSK、16QAM），使系统具有较高的传输速率；

4)对时变性、频率选择性衰落有较强的抵抗能力；

5)可通过动态分配子信道抑制阻抗衰减与噪声干扰；

6）便于与各种高效的FEC纠错码（诸如LDPC码、Turbo编码）结合。