[发明专利]一种电力线OFDM导频生成方法及装置

说明书

【技术领域】

本发明电力线通信领域，尤其涉及一种电力线OFDM导频生成方法及装置。

【背景技术】

电力线载波（Power Line Carrier）通信技术简称PLC，是指利用电力线作为信息传输媒介进行数据传输的一种通信方式。它可以充分利用现有的配电网络基础设施，无需任何布线，就能够为用户提供数据通信服务。利用现有的电力线实现数据通信，可极大的节省通信网络的建设费用。随着国内智能电网和智能家居网络不断兴起，电力线载波通信赢来了有一个快速发展的时期。

但影响和制约电力线载波通信发展的因素很多，最主要的还是电力线上复杂的信道。电力线载波信道环境的特点：各种噪声，各种杂波干扰（某个频率，无规律，不可预测），各种脉冲干扰（无规律，不可预测），时变衰减（无规律，不可预测，使得通信距离局限在1000米以内），反射引起的多径（最大延迟<3us）。由此可见，电力线载波信道具有时变性，阻抗变换大，衰减较大（尤其是电力负载为容性时，对载波通信信号近似短路），各种干扰噪声复杂。

目前国内应用较多的是窄带调制技术，即采用一般的、传统的载波调制技术将数字信号的频谱调制到较高的载波频率上，主要包括幅度键控（ASK），频率键控（FSK）和相位键控（PSK）技术。但是这些传统的调制技术都存在如下缺点：1）抗干扰能力比较弱；2）窄带调制技术的数据速率很低。因此目前的技术无法满足日益发展的电力线载波通信需求。

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，该技术的显著优势是能够有效的对抗频率选择性衰落，且与传统并行数据传输相比频谱利用率高。OFDM已经成功应用在无线通信领域，且取得了良好的效果。例如数字音频广播（DAB）、数字视频广播（DVB）、无线本地局域网（WLAN）都应用了OFDM技术，OFDM系统通常是在某些时刻利用某些子载波发送导频符号，然后利用时频域的相关特性进行插值来得到整个信道的频域响应。

国外对电力线通信技术研究已经很久，制定了一些标准（例如Prime标准、ERDF G3标准），将OFDM引入电力线通信，该OFDM系统基本上只具有编码模块和逆傅里叶变换模块。然而，经过一系列的实地测试表明，该OFDM技术或产品应用在中国电力线上，效果很差。经过对国内电力线信道环境的研究分析得知，其存在如下特性：1、由于人口密集，电力网密布，电磁干扰比较强烈；2、中国应用的大多数电器的电磁辐射超标，给电力网带来的电磁干扰也很强烈。国外的OFDM标准无法跟踪信道的变化特性，因而其在强烈的电磁环境下，无法获得优质的通信效果。另外，目前的导频插入方式只适用于固定数据长度的导频，在电力线通信中，尤其在强烈的电磁干扰的电力线中，数据的长度根据实际传输的数据量需要不断调整，在此情况下，现有的无线等领域的导频插入方式无法起到作用。

【发明内容】

为了适应电磁干扰强烈的电力环境，本发明提供了一种电力线OFDM导频生成方法及装置。

一种电力线OFDM导频生成方法，包括如下步骤：

导频符号生成步骤，生成导频符号序列；

符号映射步骤，将数据符号和所述导频符号序列分别映射到有效子载波上，从而形成包含多个由数据符号和导频符号组成的OFDM符号的数据帧。

优选地，所述数据帧的每个OFDM符号都具有导频符号；经过一定的符号周期后，在后OFDM符号的导频符号所处的子载波位置与在前OFDM符号的一致。

优选地，所述符号周期是N_f，在数据帧的第i个OFDM符号中，导频符号所处的子载波位置为j，

j=N_start-1+(i%N_f)+(k-1)N_f

其中，i=1,2,...,N_s，k是系数，N_s表示传输的数据帧所包含的OFDM符号的个数，N_start表示每个OFDM符号的有效子载波的起始子载波序号，N_end表示每个OFDM符号的有效子载波的终止子载波序号，有效子载波包含导频子载波和数据子载波；其中运算符号表示不大于该运算符号内的数值的最大整数，%表示取余。