[發(fā)明專利]一種基于相同OFDM系統(tǒng)的寬帶電力線載波和寬帶無線雙模通信系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811634580.4
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN111384998B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉鯤;劉元成;姜光興;陳麗恒
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市力合微電子股份有限公司
• 主分類號: H04W72/12
• 分類號: H04W72/12;H04B3/54;H04L5/00;H04L27/26
• 代理公司: 深圳新創(chuàng)友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44223
• 代理人: 江耀純

本發(fā)明提出了一種基于相同OFDM系統(tǒng)的寬帶電力線載波和寬帶無線雙模通信系統(tǒng)。充分利用OFDM技術(shù)抗多徑衰落和抗干擾能力強的優(yōu)點，并結(jié)合高效的編碼調(diào)制技術(shù)、魯棒靈活的幀結(jié)構(gòu)設(shè)計、信號處理技術(shù)、自適應(yīng)技術(shù)和組網(wǎng)技術(shù)，充分發(fā)揮電力線載波通信和微功率無線通信信道的優(yōu)點，彌補單純電力線載波通信或微功率無線通信的不足，將單一OFDM系統(tǒng)融合到寬帶電力線載波和寬帶無線通信系統(tǒng)中，將寬帶電力線載波及寬帶無線的物理層進行深度算法融合，降低雙模產(chǎn)品的復(fù)雜度和成本，實現(xiàn)了高性能、低功耗和低成本的實現(xiàn)架構(gòu)。利用電力線載波通信和無線通信的干擾源完全不同，形成分集接收效應(yīng)，高效地解決了盲點問題，形成了完整、健壯而穩(wěn)定的通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)字和模擬信息傳輸技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及OFDM電力線載波通信和微功率無線的一種數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。

背景技術(shù)

電力線通信（Power Line Communication，PLC）是指利用電力線作為媒體實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N通信技術(shù)。由于電力線是最普及、覆蓋范圍最為廣闊的一種物理媒體，利用電力線等媒體傳輸數(shù)據(jù)信息，不需要布線，同時能夠穿墻越壁，不受阻擋，可以有效降低運營成本、減少構(gòu)建新的通信網(wǎng)絡(luò)的支出，因此電力線通信技術(shù)正成為信息技術(shù)發(fā)展的熱點。

然而，由于低壓電力網(wǎng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、線路高頻信號衰減嚴重，特別是電網(wǎng)各種干擾的隨機性和無規(guī)律性，加上電力網(wǎng)絡(luò)的分布電容、分布電感、負載性質(zhì)、負載阻抗值、噪聲等都是動態(tài)的而不是恒定的，電力載波技術(shù)具有一定的局限性。若電網(wǎng)上存在較大的噪聲和干擾，其通信性能也會受到影響。

微功率無線通信技術(shù)是采用頻率調(diào)制方式把信息加載在高頻電磁波上，利用空間傳播來進行數(shù)據(jù)通信的方法。微功率無線通信通過射頻電磁波進行通信和數(shù)據(jù)傳輸，優(yōu)點是不受電網(wǎng)上負載、噪聲和干擾的影響；缺點是受傳輸距離、建筑物阻擋、金屬屏蔽、天氣環(huán)境以及易受天線位置等影響，通信成功率不穩(wěn)定。

而且目前比較常用的微功率無線通信技術(shù)諸如《電力用戶用電信息采集系統(tǒng)通信協(xié)議:微功率無線通信標準》、《電、水、氣、熱能源計量管理系統(tǒng) 第4-2部分：低功耗微功率無線通信協(xié)議》和《IEEE Std 802.15.4g: 低速率無線個域網(wǎng)物理層和介質(zhì)訪問控制層規(guī)范》均采用GFSK、FSK的調(diào)制方式，一方面帶寬比較窄，頻譜利用率低，另一方面抗多徑干擾能力差，不適合復(fù)雜的樓宇間傳輸。同時，糾錯能力也比較弱，通常采用簡單的漢明碼等，無法保證可靠的通信質(zhì)量和QoS的要求。為了進一步提高微功率無線通信系統(tǒng)的性能和頻帶利用率，需要采用基于OFDM的微功率無線通信系統(tǒng)。

正交頻分復(fù)用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，縮寫為OFDM）是一種特殊的多載波信號調(diào)制方法，其主要思想是在頻域內(nèi)將給定信道分成許多正交子信道，在每個子信道上使用一個子載波進行調(diào)制，并且各子載波并行傳輸。這樣，盡管總的信道是非平坦的，具有頻率選擇性，但是每個子信道是相對平坦的，在每個子信道上進行的是窄帶傳輸，信號帶寬小于信道的相應(yīng)帶寬，因此就可以大大消除信號波形間的干擾。由于在OFDM系統(tǒng)中各個子信道的載波相互正交，它們的頻譜是相互重疊的，這樣不但減小了子載波間的相互干擾，同時又提高了頻譜利用率。

OFDM技術(shù)優(yōu)點主要有：

1)采用多路子載波調(diào)制技術(shù)，使系統(tǒng)具有較強的抗窄帶干擾能力；

2)采用信道估計和信道均衡技術(shù)，使系統(tǒng)具有較強的抗多徑衰落能力；

3)采用相互正交的子載波作為子信道，允許子信道的頻譜重疊，頻譜利用率高，采用更高階的星座調(diào)制方式（如QPSK、16QAM），使系統(tǒng)具有較高的傳輸速率；

4)對時變性、頻率選擇性衰落有較強的抵抗能力；

5)可通過動態(tài)分配子信道抑制阻抗衰減與噪聲干擾；

6）便于與各種高效的FEC糾錯碼（諸如LDPC碼、Turbo編碼）結(jié)合。