[發(fā)明專利]一種基于正交頻分復(fù)用的有線信號傳輸設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010158582.1
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN111327348B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃劍雄;王劍峰;李海松;吳龍勝
• 申請（專利權(quán)）人: 西安微電子技術(shù)研究所
• 主分類號: H04B3/54
• 分類號: H04B3/54;H04L27/26
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 房鑫

一種基于正交頻分復(fù)用的有線信號傳輸設(shè)計方法，包括相關(guān)元件的建模、分析、測量與參數(shù)推算，依據(jù)所提取的相關(guān)參數(shù)與數(shù)據(jù)處理需求確定設(shè)計參數(shù)，依據(jù)系統(tǒng)總體誤碼率指標(biāo)以及應(yīng)用環(huán)境的噪聲特性確定信噪比和發(fā)射功率，進(jìn)行系統(tǒng)指標(biāo)分解與設(shè)計實現(xiàn)，并通過聯(lián)合仿真驗證確保設(shè)計的可靠性。本發(fā)明能夠適用于不同有線介質(zhì)信道，可以統(tǒng)一不同協(xié)議總線的物理層實現(xiàn)架構(gòu)，還可以用于提升低速總線的物理層傳輸速率，并實現(xiàn)可靠的長距離傳輸；此外，軟硬件聯(lián)合仿真驗證平臺通過對系統(tǒng)建模、驗證系統(tǒng)架構(gòu)以及設(shè)計代碼進(jìn)行仿真驗證，并通過搭建實物原型系統(tǒng)進(jìn)行指標(biāo)驗證，提高了設(shè)計的可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于有線通信領(lǐng)域，具體涉及一種基于正交頻分復(fù)用的有線信號傳輸設(shè)計方法。

背景技術(shù)

正交頻分復(fù)用(Orthogonal frequency division multiplexing，OFDM)技術(shù)起源于20世紀(jì)70年代，其核心技術(shù)思想是將一個信道劃分成若干個正交子信道，并將高速數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成多個并行的子數(shù)據(jù)流，然后調(diào)制到每個子信道上進(jìn)行傳輸。OFDM技術(shù)的優(yōu)點在于：在接收端采用相關(guān)接收技術(shù)可以分開正交信號，易于減少子信道之間的相互干擾；每個子信道上的信號帶寬小于信道的相關(guān)帶寬。因此，衰落可以視為平坦性衰落，減少了碼間串?dāng)_；每個子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一部分，便于實現(xiàn)信道均衡；OFDM技術(shù)擁有抗頻率選擇性衰落能力強(qiáng)以及頻譜利用率高的特點，在提高傳輸可靠性和傳輸效率上都卓有成效，適用于抗外界干擾能力弱或者容易受外界干擾的傳輸系統(tǒng)。基于上述特點，OFDM技術(shù)在B3G、4G以及即將全面部署的5G無線通信網(wǎng)絡(luò)中都得到了成熟應(yīng)用，此外，其在有線信號傳輸領(lǐng)域中也發(fā)揮了重要作用。有線OFDM傳輸技術(shù)最早被應(yīng)用于提升重電磁干擾的通信環(huán)境下數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕S著技術(shù)的發(fā)展，以松下、英特爾、惠普等公司為代表的Home PLUG，推出基于OFDM技術(shù)的寬帶家庭網(wǎng)絡(luò)規(guī)范Home PLUG AV，用以推動電力線為傳輸媒介的數(shù)字化家庭建設(shè)。電力貓為Home PLUG的產(chǎn)品的典型代表，由于其可以一線多用，并且具備較高的安全性，傳輸速率高而穩(wěn)定，能夠促進(jìn)三網(wǎng)融合，已經(jīng)得到了廣泛部署。

目前，1553B總線、CAN以及RS-422/RS485總線在火控、動力、信息化系統(tǒng)中仍然發(fā)揮著重要的作用，但是，CAN、RS485、1553B總線的低數(shù)據(jù)傳輸速率已經(jīng)成為制約系統(tǒng)性能提升的瓶頸。采用OFDM技術(shù)，利用頻域多通道傳輸并結(jié)合相應(yīng)的符號調(diào)制方法，可以提高信號傳輸?shù)男剩m用于提升1553B總線、CAN總線以及RS-422/RS485等總線的物理層傳輸速率。此外，基于OFDM技術(shù)及自適應(yīng)增益調(diào)節(jié)技術(shù)，可以根據(jù)實際需要調(diào)節(jié)發(fā)送和接收信號，在維持傳輸速率不變的情況下，延長信號的有效傳輸距離。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對基于OFDM的有線信號傳輸技術(shù)在不同有線介質(zhì)信道上適用的問題，提供一種基于正交頻分復(fù)用的有線信號傳輸設(shè)計方法，能夠統(tǒng)一不同協(xié)議總線的物理層實現(xiàn)架構(gòu)，還能夠用于提升低速總線的物理層傳輸速率，并實現(xiàn)可靠的長距離傳輸。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明有如下的技術(shù)方案：

一種基于正交頻分復(fù)用的有線信號傳輸設(shè)計方法，包括以下步驟：

步驟一、根據(jù)信號有線傳輸介質(zhì)及傳輸方式的不同，對相關(guān)元件建模并分析有線傳輸介質(zhì)的阻抗及衰減特性，推算信道最大衰減量；相關(guān)元件包括傳輸信道、傳輸電纜、變壓器；

步驟二、依據(jù)所提取的物理層參數(shù)與數(shù)據(jù)處理需求，確定設(shè)計參數(shù)；所述的設(shè)計參數(shù)包括可用帶寬、調(diào)制方式、OFDM的符號長度、循環(huán)前綴、載波數(shù)以及過采樣率；

步驟三、依據(jù)系統(tǒng)總體誤碼率指標(biāo)及應(yīng)用環(huán)境的噪聲特性，確定滿足傳輸速率需求的最低信噪比，并根據(jù)應(yīng)用場景的噪聲特性確定實際系統(tǒng)的發(fā)送功率需求；

步驟四、基于OFDM系統(tǒng)可靠收發(fā)信號的條件，進(jìn)行各子模塊的指標(biāo)分解；

步驟五、根據(jù)各子模塊的指標(biāo)分解情況，進(jìn)行自上而下的芯片設(shè)計；