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CN107395546B - 电力线载波通信中对数据符号进行频域信息扩展的方法 - Google Patents

电力线载波通信中对数据符号进行频域信息扩展的方法 Download PDF

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Abstract

一种电力线载波通信中对数据符号进行频域信息扩展的方法，在电力线载波通信中生成数据符号时，用多次频域信息分集扩展代替原来的ROBO扩展，分集扩展与信道的时变性无关，只与信道的特征有关，分集扩展在同一个符号内完成，有利于简化频域的处理电路，同时提高通信可靠性。

Description

电力线载波通信中对数据符号进行频域信息扩展的方法
技术领域
本发明涉及一种电力线载波通信中对数据符号进行频域信息扩展的方法。
背景技术
随着电力线载波通信技术的应用越来越广泛，人们对通过电力线媒介进行信息传输的可靠性要求也越来越严格，国家电网电力线传输标准也就孕育而生（以下简称为国网标准）。如图1所示，是国家电网的技术标准中通信帧格式的示意图，该通信帧在时间上的顺序为：最开始为13个前导符号，接着是4个或者12个帧控制字符号，最后是传输数据的符号。如图2所示，是国网标准中对帧控制字符号的生成方法描述，首先对待传输的数据进行Turbo编码，然后进行信道交织，最后进行分集扩展生成帧控制字符号。如图3所示，是国网标准中对数据符号的生成方法描述，首先对待传输的数据进行加扰，然后进行Turbo编码和信道交织，最后进行ROBO扩展生成数据符号。加扰是将数据流通过和一个由扰码多项式产生的重复伪随机序列进行“异或”运算。Turbo编码是著名的信道编码技术，拥有接近香农理论极限的译码性能，具有很强的抗噪声/抗衰减/抗干扰能力。信道交织是指在传送到信道之前，对数据进行随机化处理。帧控制字符号和数据符号的产生方法的最重要的差别在于信道交织后的处理环节，帧控制字符号采用分集扩展，数据符号则采用ROBO扩展。分集扩展指的是在同一个符号内将传输的信息比特bit映射到不同子载波上，在接收端收到此符号后对相应子载波上的信息做分集接收，完成信息传输。ROBO扩展则是将要传输的信息bit映射到不同符号中的子载波上面，接收端需要把接收到的每个符号作对应的解ROBO才能正确接收。通常电力线信道表现出明显的时变特性，采用ROBO扩展产生数据符号的时候，同样的信息bit映射到不同符号中，会增大接收错误的概率，进而降低可靠性。
发明内容
本发明提供一种电力线载波通信中对数据符号进行频域信息扩展的方法，能在简化电路复杂度的同时提高通信可靠性。
为了达到上述目的，本发明提供一种电力线载波通信中生成数据符号的方法，包含以下步骤：
步骤S1、对待传输的数据进行加扰处理；
步骤S2、对加扰处理后的数据进行Turbo编码；
步骤S3、对Turbo编码后的数据进行信道交织；
步骤S4、对信道交织后的数据在同一个符号内进行多次频域信息分集扩展，生成数据符号。
在步骤S4中，所述的进行多次频域信息分集扩展的步骤具体包含：
将N个信息比特按照分集扩展次数B×M进行分组，每组为N/(B×M)个信息比特；
将第一组N/(B×M)个信息比特按照映射规则映射到第一个符号的以N/(B×M)为一组的所有可用子载波上；
将第二组N/(B×M)个信息比特按照映射规则映射到第二个符号的以N/(B×M)为一组的所有可用子载波上；
以此类推，直到发送完所有的B×M组信息数据；
其中，N为Turbo编码后的数据比特；
B为每个调制子载波可以承载的信息比特bit数；
M为分集扩展的次数。
所述的映射规则是顺序或者任意一种对应关系。
所述的映射方法是顺序或者任意一种对应关系。
本发明还提供一种电力线载波通信中对数据符号进行频域信息扩展的方法，包含：
将N个信息比特按照分集扩展次数B×M进行分组，每组为N/(B×M)个信息比特；
将第一组N/(B×M)个信息比特按照映射规则映射到第一个符号的以N/(B×M)为一组的所有可用子载波上；
将第二组N/(B×M)个信息比特按照映射规则映射到第二个符号的以N/(B×M)为一组的所有可用子载波上；
以此类推，直到发送完所有的B×M组信息数据；
其中，N为Turbo编码后的数据比特；
B为每个调制子载波可以承载的信息比特bit数；
M为分集扩展的次数。
所述的映射规则是顺序或者任意一种对应关系。
所述的映射方法是顺序或者任意一种对应关系。
本发明在电力线载波通信中生成数据符号时，用多次频域信息分集扩展代替原来的ROBO扩展，分集扩展与信道的时变性无关，只与信道的特征有关，分集扩展在同一个符号内完成，有利于简化频域的处理电路，同时提高通信可靠性。
附图说明
图1是背景技术中国家电网的技术标准中通信帧格式的示意图
图2是背景技术中国网标准中对帧控制字符号的生成方法描述。
图3是背景技术中国网标准中对数据符号的生成方法描述。
图4是本发明提供的一种电力线载波通信中生成数据符号的方法的流程图。
图5是进行多次频域信息分集扩展的示意图。
具体实施方式
以下根据图1～图5，具体说明本发明的较佳实施例。
如图4所示，本发明提供一种电力线载波通信中生成数据符号的方法，具体包含以下步骤：
步骤S1、对待传输的数据进行加扰处理；
步骤S2、对加扰处理后的数据进行Turbo编码；
步骤S3、对Turbo编码后的数据进行信道交织；
步骤S4、对信道交织后的数据在同一个符号内进行多次频域信息分集扩展，生成数据符号。
如图5所示，在步骤S4中，所述的进行多次频域信息分集扩展的步骤具体包含：
将N个信息比特bit按照分集扩展次数B×M进行分组，每组为N/(B×M)个信息比特bit；
将第一组N/(B×M)个信息比特bit按照映射规则映射到第一个符号的以N/(B×M)为一组的所有可用子载波上；
将第二组N/(B×M)个信息比特bit按照映射规则映射到第二个符号的以N/(B×M)为一组的所有可用子载波上；
以此类推，直到发送完所有的B×M组信息数据。
其中，N为Turbo编码后的数据比特bit，如需要传输136byte字节数据，Turbo编码后的字节为136×2=272byte，则数据比特共272×8=2176bit；
B为每个调制子载波可以承载的信息比特bit数，不同的调制方式对应不同的数值，例如BPSK（二进制相移键控）的B值为1，QPSK（正交相移编码）的B值为2，16QAM（正交幅度调制）的B值为4；
M为分集扩展的次数，M的数值选取应尽量满足能够整分可用的调制子载波总数，如果可用的调制子载波总数无法整除M，则使用伪随机码填充余下的调制子载波，M的典型值为1，2，4，5，7，11；
M的值越大，说明扩展次数越多，则纠错功能越强，N和M的值越大，表示在时域上需要发送的数据越多，所需要的符号数就越多。
所述的映射规则可以是顺序或者任意一种对应关系（例如交织）。
所述的映射方法可以是顺序或者任意一种对应关系（例如交织）。
同一个符号内扩展是指同一个信息bit只会在一个符号内根据一定规则映射复制，另一个信息bit可以在另一个符号内映射复制。
以BPSK（二进制相移键控）调制为例，B值为1，进行多次频域信息分集扩展的步骤包含：
将N个信息bit按照分集扩展次数M进行分组，每组为N/M个信息bit；
将第一组N/M个信息bit按照映射规则映射到第一个符号的以N/M为一组的所有可用子载波上；
将第二组N/M个信息bit按照映射映射到第二个符号的以N/M为一组的所有可用子载波上；
以此类推，直到发送完所有的M组信息数据。
以QPSK（正交相移编码）调制为例，B值为2，进行多次频域信息分集扩展的步骤包含：
将N个信息bit按照分集扩展次数2M进行分组，每组为N/2M个信息bit；
将第一组N/2M个信息bit按照映射规则映射到第一个符号的以N/2M为一组的所有可用子载波上；
将第二组N/2M个信息bit按照映射规则映射到第二个符号的以N/2M为一组的所有可用子载波上；
以此类推，直到发送完所有的2M组信息数据。
以16QAM（正交幅度调制）调制为例，B值为4，进行多次频域信息分集扩展的步骤包含：
将N个信息bit按照分集扩展次数4M进行分组，每组为N/4M个信息bit；
将第一组N/4M个信息bit按照映射规则映射到第一个符号的以N/4M为一组的所有可用子载波上；
将第二组N/4M个信息bit按照映射规则映射到第二个符号的以N/4M为一组的所有可用子载波上；
以此类推，直到发送完所有的4M组信息数据。
更高阶调制的多次频域信息分集扩展方法与上述方法类似，只要确定相应的B值即可。
本发明在电力线载波通信中生成数据符号时，用多次频域信息分集扩展代替原来的ROBO扩展，分集扩展与信道的时变性无关，只与信道的特征有关，分集扩展在同一个符号内完成，有利于简化频域的处理电路，同时提高通信可靠性。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (6)

1.一种电力线载波通信中生成数据符号的方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤S1、对待传输的数据进行加扰处理；
步骤S2、对加扰处理后的数据进行Turbo编码；
步骤S3、对Turbo编码后的数据进行信道交织；
步骤S4、对信道交织后的数据在同一个符号内进行多次频域信息分集扩展，生成数据符号；
在步骤S4中，所述的进行多次频域信息分集扩展的步骤具体包含：
将N个信息比特按照分集扩展次数B×M进行分组，每组为N/(B×M)个信息比特；
将第一组N/(B×M)个信息比特按照映射规则映射到第一个符号的以N/(B×M)为一组的所有可用子载波上；
将第二组N/(B×M)个信息比特按照映射规则映射到第二个符号的以N/(B×M)为一组的所有可用子载波上；
以此类推，直到发送完所有的B×M组信息数据；
其中，N为Turbo编码后的数据比特；
B为每个调制子载波可以承载的信息比特bit数；
M为分集扩展的次数。
2.如权利要求1所述的电力线载波通信中生成数据符号的方法，其特征在于，所述的映射规则是顺序或者任意一种对应关系。
3.如权利要求1所述的电力线载波通信中生成数据符号的方法，其特征在于，所述的映射方法是顺序或者任意一种对应关系。
4.一种电力线载波通信中对数据符号进行频域信息扩展的方法，其特征在于，包含：
将N个信息比特按照分集扩展次数B×M进行分组，每组为N/(B×M)个信息比特；
将第一组N/(B×M)个信息比特按照映射规则映射到第一个符号的以N/(B×M)为一组的所有可用子载波上；
将第二组N/(B×M)个信息比特按照映射规则映射到第二个符号的以N/(B×M)为一组的所有可用子载波上；
以此类推，直到发送完所有的B×M组信息数据；
其中，N为Turbo编码后的数据比特；
B为每个调制子载波可以承载的信息比特bit数；
M为分集扩展的次数。
5.如权利要求4所述的电力线载波通信中对数据符号进行频域信息扩展的方法，其特征在于，所述的映射规则是顺序或者任意一种对应关系。
6.如权利要求4所述的电力线载波通信中对数据符号进行频域信息扩展的方法，其特征在于，所述的映射方法是顺序或者任意一种对应关系。
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