多載波系統(tǒng)的頻域載波消隱的制作方法
【專(zhuān)利摘要】公開(kāi)了多載波通信系統(tǒng)中的頻域載波消隱的方法和系統(tǒng)。當(dāng)在用于多載波通信的接收的符號(hào)(502)內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)子載波(504/506)中檢測(cè)到過(guò)多的能量時(shí)，為了后續(xù)的解調(diào)將這些子載波消隱，以避免毀壞解調(diào)的數(shù)據(jù)。采用通過(guò)使用FFT(快速傅里葉變換)從時(shí)域數(shù)字采樣到頻域值的轉(zhuǎn)換和閾值檢測(cè)器，來(lái)檢測(cè)毀壞的子載波。此外，這種頻域載波消隱可以在逐符號(hào)的基礎(chǔ)上動(dòng)態(tài)地實(shí)施，以通過(guò)減少解碼錯(cuò)誤來(lái)進(jìn)一步提高解調(diào)性能。所公開(kāi)的實(shí)施例尤其有用于改善電力線(xiàn)通信(PLC)系統(tǒng)的解調(diào)性能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】多載波系統(tǒng)的頻域載波消隱

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)涉及在多載波通信環(huán)境下減少有關(guān)接收的符號(hào)(symbol)的解調(diào)和解碼錯(cuò)誤。

【背景技術(shù)】
[0002]在多載波系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)在多個(gè)子載波上傳輸，并然后在多載波系統(tǒng)的接收器中被收集。OFDM(正交頻分復(fù)用)符號(hào)被一些多載波系統(tǒng)使用，其中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)被編碼在多個(gè)緊密間隔的正交子載波上。此外，一些多載波系統(tǒng)利用標(biāo)準(zhǔn)的傳輸協(xié)議來(lái)促進(jìn)接收的符號(hào)的檢測(cè)和同步。一旦接收器內(nèi)已發(fā)生幀檢測(cè)和同步，符號(hào)就被解調(diào)并被進(jìn)一步處理以獲取傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。該恢復(fù)的數(shù)據(jù)隨后可以被接收器內(nèi)的和/或連接到接收器的其他處理設(shè)備內(nèi)的更高處理過(guò)程使用。例如，電力線(xiàn)通信(PLC)系統(tǒng)利用OFDM符號(hào)以用于在發(fā)送器和接收器之間的電力線(xiàn)上的多載波通信。
[0003]在多載波通信系統(tǒng)中，在存在強(qiáng)的窄帶干擾或脈沖噪聲的情況下，接收的符號(hào)內(nèi)的子載波會(huì)被毀壞。例如，如果在傳輸介質(zhì)中總是存在強(qiáng)音(strong tone)，則占據(jù)受該強(qiáng)音影響的頻率位置的子載波可能會(huì)被毀壞，從而導(dǎo)致接收器中的錯(cuò)誤的解調(diào)數(shù)據(jù)。此外，傳輸幀可能包含數(shù)個(gè)OFDM符號(hào)，如此，毀壞了傳輸幀中的單一符號(hào)內(nèi)或一系列符號(hào)內(nèi)的子載波的非持續(xù)脈沖噪聲仍然可能導(dǎo)致接收器中的錯(cuò)誤的解調(diào)數(shù)據(jù)。被毀壞的子載波和相關(guān)數(shù)據(jù)損失會(huì)對(duì)通信產(chǎn)生負(fù)面影響，例如，通過(guò)增加BER(誤比特率)。較高的BER可以導(dǎo)致接收器失靈或吞吐量降低。為了校正這種數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，典型的接收器實(shí)施方式依靠糾錯(cuò)機(jī)制，例如用卷積編碼進(jìn)行交織和前向糾錯(cuò)(FEC)。然而，如果子載波毀壞變得顯著，則糾錯(cuò)機(jī)制在對(duì)抗信道噪聲的影響上變得不太有效。此外，由于干擾音和脈沖噪聲的經(jīng)常出現(xiàn)，特定的多載波信號(hào)環(huán)境(例如，電力線(xiàn)通信(PLC)信道)對(duì)于所接收的符號(hào)的準(zhǔn)確解調(diào)和解碼呈現(xiàn)了尤其惡劣的環(huán)境。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)本公開(kāi)一個(gè)實(shí)施例，提供了一種處理多載波信號(hào)的方法，包括:從通信介質(zhì)接收多載波輸入信號(hào)；將所述多載波輸入信號(hào)數(shù)字化以生成數(shù)字采樣；生成所述數(shù)字采樣的頻率分量，所述頻率分量與所述輸入信號(hào)內(nèi)的符號(hào)內(nèi)的子載波相關(guān)聯(lián)；利用背景信道能量估計(jì)來(lái)補(bǔ)償所述頻率分量以生成與所述符號(hào)內(nèi)所述子載波相關(guān)聯(lián)的經(jīng)補(bǔ)償?shù)念l率分量；確定每一個(gè)所述經(jīng)補(bǔ)償?shù)念l率分量的能量水平；基于每一個(gè)子載波的能量水平和閾值能量水平的比較識(shí)別毀壞的子載波；消隱每一個(gè)被識(shí)別為毀壞的子載波的頻率分量；以及輸出所述符號(hào)的頻率分量，其中每一個(gè)毀壞的子載波的頻率分量被消隱，而每一個(gè)未毀壞的子載波的頻率分量未被消隱。
[0005]根據(jù)本公開(kāi)另一實(shí)施例，提供了一種接收多載波信號(hào)的系統(tǒng)，包括:模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)電路，被配置來(lái)從通信介質(zhì)接收輸入信號(hào)并輸出數(shù)字采樣；快速傅里葉變換(FFT)模塊，被配置來(lái)接收所述數(shù)字采樣并生成與所述輸入信號(hào)內(nèi)的符號(hào)內(nèi)的子載波相關(guān)聯(lián)的頻率分量；補(bǔ)償模塊，被配置來(lái)用背景信道能量估計(jì)來(lái)補(bǔ)所述償頻率分量，以生成與所述符號(hào)內(nèi)的子載波相關(guān)聯(lián)的補(bǔ)償?shù)念l率分量；能量檢測(cè)器模塊，被配置來(lái)確定每一個(gè)補(bǔ)償?shù)念l率分量的能量水平；以及子載波消隱模塊，被配置來(lái)基于每一個(gè)子載波的能量水平和閾值能量水平的比較來(lái)識(shí)別毀壞的子載波，消隱每一個(gè)被識(shí)別為毀壞的子載波的頻率分量，以及輸出所述符號(hào)的頻率分量，其中每一個(gè)毀壞的子載波的頻率分量被消隱而未毀壞的子載波的頻率分量未被消隱。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0006]注意，附圖僅示出了示例實(shí)施例，并因此不應(yīng)被認(rèn)為限制了本發(fā)明的范圍。附圖中的元素是出于簡(jiǎn)明的目的示出，并且并不一定按比例繪制。
[0007]圖1是接收系統(tǒng)的示例實(shí)施例的框圖，其中該接收系統(tǒng)使用頻域載波消隱來(lái)減少多載波信號(hào)的符號(hào)解調(diào)中的錯(cuò)誤。
[0008]圖2是在一些PLC系統(tǒng)中使用的包括前置碼(preamble)和數(shù)據(jù)符號(hào)的多載波信號(hào)的示例實(shí)施例的信號(hào)圖。
[0009]圖3是用于處理接收的多載波符號(hào)的頻域載波消隱模塊的示例實(shí)施例的框圖。
[0010]圖4是利用頻域載波消隱來(lái)處理接收的多載波符號(hào)的示例實(shí)施例的處理流程圖。
[0011]圖5是用于在多載波信號(hào)的突發(fā)(burst)解調(diào)中減少錯(cuò)誤的頻域載波消隱的代表性子載波圖的示例實(shí)施例。
[0012]圖6是比較在通信信道內(nèi)存在噪聲的情況下使用和不使用頻域載波消隱的結(jié)果的代表性圖示的示例實(shí)施例。
[0013]圖7是受消弱了一些子載波的音干擾和脈沖噪聲影響的多載波符號(hào)的代表性圖示的示例實(shí)施例。
[0014]圖8是消弱了接收的符號(hào)內(nèi)的子載波的信道噪聲的代表性子載波圖的示例實(shí)施例。

【具體實(shí)施方式】
[0015]公開(kāi)了用于多載波通信系統(tǒng)中的頻域載波消隱的方法和系統(tǒng)。當(dāng)在多載波通信的接收的符號(hào)內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)子載波中檢測(cè)到過(guò)多的能量的時(shí)候，為了后續(xù)的解調(diào)將這些子載波消隱，以避免毀壞解調(diào)數(shù)據(jù)。采用使用FFT(快速傅里葉變換)的時(shí)域數(shù)字采樣到頻域值的轉(zhuǎn)換和閾值檢測(cè)器來(lái)檢測(cè)毀壞的子載波。此外，這種頻域載波消隱可以在逐符號(hào)的基礎(chǔ)上動(dòng)態(tài)地實(shí)施，以通過(guò)減少解碼錯(cuò)誤來(lái)進(jìn)一步提高解調(diào)性能。所公開(kāi)的實(shí)施例對(duì)改善電力線(xiàn)通信(PLC)系統(tǒng)的解調(diào)性能是尤其有用的。根據(jù)需要，可以實(shí)施不同的特征和變化，并且也可以使用相關(guān)的或修改的系統(tǒng)和方法。
[0016]如這里所描述的，所公開(kāi)的實(shí)施例有效地移除了與接收的符號(hào)內(nèi)被識(shí)別為嚴(yán)重毀壞的子載波相關(guān)聯(lián)的能量。例如，符號(hào)內(nèi)的具有超過(guò)閾值電平(例如，預(yù)定的閾值電平)的強(qiáng)能量水平的子載波可以在該符號(hào)的解調(diào)之前被消隱。對(duì)于在此所公開(kāi)的實(shí)施例，可以適用FFT來(lái)從和接收的符號(hào)相關(guān)聯(lián)的數(shù)字采樣生成頻率分量，并且該消隱具有對(duì)于被確定為毀壞的子載波，迫使FFT的實(shí)(I)輸出和復(fù)(Q)輸出的星座值(constellat1n value)為零值的作用。此外，可以逐符號(hào)地應(yīng)用頻域載波消隱以處理信道噪聲(其可以是瞬時(shí)的)。有利地，可以通過(guò)使用所公開(kāi)的頻域載波消隱技術(shù)提高多載波接收器的解調(diào)性能。例如，毀壞的子載波的消隱改善了由接收器應(yīng)用的糾錯(cuò)機(jī)制，從而改善了通信系統(tǒng)的BER(誤比特率)性能。例如，通過(guò)消隱毀壞的子載波以及通過(guò)在多符號(hào)傳輸中在逐符號(hào)的基礎(chǔ)上動(dòng)態(tài)地應(yīng)用這些載波消隱技術(shù)，使FEC (前向糾錯(cuò))機(jī)制更有效。
[0017]注意，在需要時(shí)，在此所描述的功能模塊可以使用硬件、軟件或硬件和軟件的組合實(shí)現(xiàn)。此外，在需要時(shí)，也可以適用一個(gè)或多個(gè)運(yùn)行軟件的處理器和/或固件來(lái)實(shí)現(xiàn)所公開(kāi)的實(shí)施例。還應(yīng)理解，在此所描述的操作、任務(wù)、功能或方法中的一個(gè)或多個(gè)可以被實(shí)施為，例如，軟件或固件和/或其它程序指令，其可以被實(shí)施在一個(gè)或多個(gè)非瞬時(shí)的有形的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(例如，存儲(chǔ)器)中，并且可以被一個(gè)或多個(gè)控制器、微控制器、微處理器、硬件加速器和/或其它處理器執(zhí)行以執(zhí)行在此所描述的操作和功能。
[0018]圖1是包括頻域(FD)載波消隱模塊150的接收器系統(tǒng)的示例實(shí)施例100的框圖。對(duì)于所示的實(shí)施例100，接收器集成電路(IC) 106被配置來(lái)從通信介質(zhì)102中接收多載波模擬信號(hào)104。接收器IC106包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)電路108、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP) 120和微控制器單元(MCU) 140。在接收器IC106中還可以包括一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器，這些存儲(chǔ)器可以耦接到DSP120和MCU140，例如，存儲(chǔ)器141和存儲(chǔ)器121。DSP120包括濾波(filtering)模塊122、同步模塊124、符號(hào)解調(diào)模塊126、解映射模塊128和解碼模塊130。解碼模塊130還過(guò)渡到MCU140中，MCU140還包括幀處理模塊142和重組(defragmentat1n)模塊144。同步模塊124包括頻域載波消隱模塊150，這將在下面進(jìn)一步描述。注意，如果需要，所述的接收器系統(tǒng)也可以被實(shí)現(xiàn)為收發(fā)器，從而該系統(tǒng)還包括允許該系統(tǒng)通過(guò)通信介質(zhì)102發(fā)射多載波信號(hào)的發(fā)射器和相關(guān)操作模塊。也可以實(shí)現(xiàn)多種其它變型。
[0019]在操作中，接收的多載波模擬信號(hào)104被濾波器模塊122濾波，并被通過(guò)ADC電路108將其數(shù)字化，以產(chǎn)生與接收的模擬信號(hào)104內(nèi)的符號(hào)相關(guān)聯(lián)的數(shù)字采樣110。ADC電路108可以被配置來(lái)僅生成每一個(gè)數(shù)字采樣的實(shí)部(I)，或?qū)嵅?I)和虛部(Q)。數(shù)字采樣110被濾波器模塊122濾波并且被提供給同步模塊124。當(dāng)所接收的符號(hào)內(nèi)的子載波被識(shí)別為毀壞的時(shí)候，例如當(dāng)其能量水平超過(guò)閾值能量水平的時(shí)候，解調(diào)模塊126內(nèi)的頻域載波消隱模塊150操作以在解調(diào)期間消隱所接收的符號(hào)內(nèi)的該子載波，如這里將詳細(xì)描述的。在模塊150應(yīng)用了載波消隱之后，解調(diào)模塊126完成接收的符號(hào)的解調(diào)。隨后，源自解調(diào)模塊128的輸出數(shù)據(jù)被解映射模塊128解映射，并被解碼模塊130解碼。所得到的解碼數(shù)據(jù)被提供給幀處理模塊142。在幀被處理之后，它們被重組模塊144重組。隨后，所得到的數(shù)據(jù)可以由上層模塊(例如，應(yīng)用層模塊)使用和/或進(jìn)一步處理。此外，如果需要，接收器IC106可以將輸出提供給外部模塊或裝置以供使用或進(jìn)一步處理。
[0020]注意，通信介質(zhì)102可以是有線(xiàn)介質(zhì)，例如，通過(guò)其傳遞信號(hào)的電力線(xiàn)。如果需要，通信介質(zhì)也可以是無(wú)線(xiàn)介質(zhì)。此外，應(yīng)注意，多載波模擬信號(hào)104可以是，例如，根據(jù)PLC (電力線(xiàn)通信)傳輸標(biāo)準(zhǔn)(例如，用于PLC系統(tǒng)的G3-PLC標(biāo)準(zhǔn)(G3-PLC))通過(guò)電力線(xiàn)信道傳輸?shù)腛FDM(正交頻分復(fù)用)信號(hào)。如果需要，也可以使用其它多載波信號(hào)。此外，應(yīng)注意，在需要時(shí)，接收器IC106可以包括附加的和/或不同的功能模塊，或者，可以使用其它接收器配置來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，接收器IC106可以包括混頻器，其被配置來(lái)在ADC電路108的數(shù)字化之前將進(jìn)入的多載波模擬信號(hào)104混頻到較低頻率范圍。此外，應(yīng)注意，如果需要，可以將ADC電路108配置來(lái)生成每一個(gè)數(shù)字采樣的實(shí)(I)分量和虛(Q)分量。此外，如上面所指出的，IC106可以被實(shí)現(xiàn)為收發(fā)器，從而除了與接收器相關(guān)的操作模塊之外，其還包括發(fā)射器和相關(guān)的操作模塊。如果需要，也可以實(shí)現(xiàn)其它變型。
[0021]圖2是如在根據(jù)G3-PLC標(biāo)準(zhǔn)的PLC系統(tǒng)中使用的多載波信號(hào)的示例實(shí)施例200的信號(hào)圖。傳輸?shù)男盘?hào)包括:前置碼210內(nèi)的參考符號(hào)，其放置在傳輸開(kāi)始處；和數(shù)據(jù)符號(hào)220，其給該傳輸提供有效載荷數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)符號(hào)220包括表示有效載荷數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)符號(hào)，例如，第一符號(hào)(符號(hào)1)222和第二符號(hào)(符號(hào)2)224。前置碼210包括八個(gè)SYNCP參考符號(hào)(P) 212和一個(gè)半SYMCM參考符號(hào)(M) 214 (例如，一個(gè)M參考符號(hào)加上1/2個(gè)M參考符號(hào))，一共9V2個(gè)符號(hào)的總前置碼長(zhǎng)度。SYNCP符號(hào)相同并且包括可以被用于G3-PLC接收器中的符號(hào)同步的參考數(shù)據(jù)序列。SYNCM符號(hào)是SYNCP符號(hào)的反，并且可以被用于確定G3-PLC接收器中的幀邊界。注意，前置碼210內(nèi)的頭符號(hào)可以是包括了數(shù)據(jù)信號(hào)220的傳輸?shù)囊徊糠?，或者可以分別傳輸。此外，前置碼210可以存在于數(shù)據(jù)符號(hào)220之前或之后。還應(yīng)注意，可以使用多種多樣的參考符號(hào)，并且參考符號(hào)通常被設(shè)計(jì)為具有良好的自相關(guān)和互相關(guān)性質(zhì)。
[0022]如在此所描述的，子載波上的大信道噪聲會(huì)毀壞受該噪聲事件影響的接收的符號(hào)內(nèi)的該子載波，從而在接收器內(nèi)導(dǎo)致錯(cuò)誤的解調(diào)數(shù)據(jù)。圖7和圖8提供了毀壞的子載波和沒(méi)有載波消隱的毀壞的子載波的處理的例子。
[0023]圖7是消弱多載波信號(hào)內(nèi)的子載波的音干擾和脈沖噪聲的代表性圖示的示例實(shí)施例700。由其是,對(duì)于所描述的實(shí)施例700,多個(gè)符號(hào)(符號(hào)1、符號(hào)2、符號(hào)3、符號(hào)4、符號(hào)5、符號(hào)6)被不為按時(shí)間順序接收。每一個(gè)符號(hào)包括若干頻率分量710,其被不出為每一個(gè)符號(hào)11個(gè)頻率分量。散列區(qū)域(hashed area) 702代表干擾順序接收的符號(hào)中的每一個(gè)符號(hào)中的第8頻率分量712的持續(xù)音。散列區(qū)域704代表了干擾符號(hào)2中第4頻率分量的脈沖噪聲。散列區(qū)域706代表了干擾符號(hào)4中第6頻率分量的脈沖噪聲。這些音和脈沖噪聲可以導(dǎo)致接收器內(nèi)的錯(cuò)誤解調(diào)數(shù)據(jù)。
[0024]圖8是消弱了接收的符號(hào)內(nèi)的子載波的信道噪聲的代表性子載波圖的示例實(shí)施例800。子載波圖802表示從傳輸源通過(guò)通信介質(zhì)傳輸?shù)念l域符號(hào)。對(duì)于所描述的該實(shí)施例，子載波圖802中所示的傳輸?shù)姆?hào)包括具有大約相同能量的30個(gè)子載波。子載波圖810表不用于傳輸?shù)耐ㄐ判诺赖男诺涝肼?。由其地，不出了?duì)于信道噪聲810,與傳輸?shù)姆?hào)802的每一個(gè)子載波相關(guān)聯(lián)的噪聲能量水平。對(duì)于所描述的實(shí)施例，影響第9子載波的噪聲能量812和影響第21子載波的噪聲能量814顯著地比其它子載波高。子載波圖820表示接收的符號(hào)，該接收的符號(hào)是傳輸?shù)姆?hào)802和信道噪聲810的組合。對(duì)于所描述的實(shí)施例，接收的符號(hào)820的第9子載波中的能量822和第21子載波中的能量824顯著地比接收的符號(hào)820中的其它子載波的高，這是由于在這些子載波頻率處的增加了的信道噪聲。如上面所指出的，這種音和脈沖噪聲可以導(dǎo)致接收器中的錯(cuò)誤解調(diào)數(shù)據(jù)。注意，子載波圖的X軸代表子載波，y軸代表使用任意對(duì)數(shù)刻度的能量。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)的解決方案相反，在此所描述的實(shí)施例在解調(diào)之前應(yīng)用頻域載波消隱技術(shù)，以抑制毀壞的子載波，并且這些載波消隱技術(shù)可以以動(dòng)態(tài)的方式被應(yīng)用，從而這些技術(shù)可以獨(dú)立地應(yīng)用于每一個(gè)OFDM符號(hào)。如這里所描述的，將FFT應(yīng)用于每一個(gè)接收的符號(hào)的數(shù)字采樣。FFT輸出表示符號(hào)內(nèi)子載波的頻率分量值。隨后，這些頻率分量值被補(bǔ)償，例如，通過(guò)使用背景信道能量估計(jì)來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償，其中該背景信道能量估計(jì)是通過(guò)分析具由預(yù)定的能量水平的用于傳輸?shù)男诺滥芰克?例如，從通信介質(zhì)接收的前置碼和/或?qū)ьl)而獲得的。將經(jīng)補(bǔ)償?shù)念l率分量值與預(yù)定的閾值進(jìn)行比較，以識(shí)別毀壞的子載波。例如，如果與頻率分量關(guān)聯(lián)的能量超過(guò)預(yù)定的能量閾值，那么相關(guān)的子載波可以被認(rèn)為是毀壞的子載波。隨后，符號(hào)的內(nèi)毀壞的子載波被消隱。例如，通過(guò)將對(duì)于被消隱的子載波的零幅度結(jié)果值提供給后面的解調(diào)器和解碼器模塊，這種消隱有效地從符號(hào)中移除該子載波。毀壞的子載波的這種消隱減輕了強(qiáng)干擾對(duì)ECC(糾錯(cuò)碼)機(jī)制性能的影響。注意，例如，可以通過(guò)利用所使用的特定通信介質(zhì)內(nèi)的信道噪聲的經(jīng)驗(yàn)性分析，來(lái)選擇用于能量比較的能量閾值。在需要時(shí)，也可以使用其它技術(shù)來(lái)選擇能量閾值。此外，假設(shè)與每一個(gè)符號(hào)有X個(gè)采樣相關(guān)聯(lián)，其中X取決于所使用的通信協(xié)議的采樣率和符號(hào)時(shí)間周期(即，每一個(gè)符號(hào)的傳輸時(shí)間周期)。例如，根據(jù)G3-PLC標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于715微秒的符號(hào)時(shí)間周期，可以使用400ksps (千采樣每秒)的采樣率，以生成移除30采樣循環(huán)前綴(prefix)之后每符號(hào)256個(gè)采樣。
[0026]圖3是處理多載波輸入信號(hào)的頻域載波消隱模塊150的示例實(shí)施例的框圖。輸入信號(hào)302可以是與接收的多載波信號(hào)相關(guān)聯(lián)的數(shù)字采樣。如果需要，這些數(shù)字采樣302可以是濾波的數(shù)字采樣，例如，如上面就圖1所描述的被濾波模塊122濾波的數(shù)字采樣，然而，也可以使用未濾波的數(shù)字采樣。數(shù)字采樣302被提供給FFT模塊304，F(xiàn)FT模塊304操作以將接收的符號(hào)的數(shù)字采樣302 (例如，每個(gè)符號(hào)X個(gè)采樣)變換成與多載波輸入信號(hào)內(nèi)的N個(gè)子載波對(duì)應(yīng)的N個(gè)頻率分量。所述頻率分量被提供給子載波信道補(bǔ)償模塊306，該補(bǔ)償模塊306操作以與估計(jì)的信道背景能量相關(guān)地補(bǔ)償每一個(gè)頻率分量。隨后，經(jīng)補(bǔ)償?shù)念l率分量被提供給子載波能量確定模塊308，該能量確定模塊308操作以計(jì)算與每一個(gè)子載波相關(guān)聯(lián)的能量水平。隨后，所得到的子載波能量水平被提供給子載波消隱模塊310，該子載波消隱模塊310操作以識(shí)別符號(hào)內(nèi)的毀壞的子載波，并消隱每一個(gè)毀壞的子載波。例如，在對(duì)于子載波的補(bǔ)償?shù)哪芰克匠^(guò)預(yù)定的能量閾值水平的情況下，該子載波可以被認(rèn)為是毀壞的子載波。此外，這種消隱可以逐符號(hào)地動(dòng)態(tài)應(yīng)用。隨后，子載波消隱模塊310的輸出頻率分量值312被提供給解調(diào)過(guò)程以生成解調(diào)數(shù)據(jù)。例如，在需要時(shí)，輸出312隨后可以被解調(diào)模塊126和其它功能模塊(例如，圖1中所示的附加模塊)進(jìn)一步處理。
[0027]注意，模塊306提供的信道補(bǔ)償可以使用下式進(jìn)行:
[0028]Yii = l 至N 【式 I】
[0029]對(duì)于式I,表達(dá)式Y(jié)i表不每個(gè)載波的信道補(bǔ)償值；表達(dá)式Xi表不每個(gè)載波的頻率分量值；表達(dá)式CHi表示每一個(gè)子載波的背景信道能量特性的估計(jì)；以及N表示接收的符號(hào)內(nèi)子載波的數(shù)量?？梢酝ㄟ^(guò)，例如，在接收已知信號(hào)(例如，前置碼、導(dǎo)頻和/或具有已知的相對(duì)傳輸能量水平的其它信號(hào))時(shí)，分析通信信道內(nèi)的每一個(gè)子載波的能量水平，來(lái)確定每一個(gè)子載波的信道估計(jì)。還應(yīng)注意，分別對(duì)FFT模塊304所生成的N個(gè)頻率分量中的每一個(gè)進(jìn)行補(bǔ)償操作。此外，優(yōu)選地，將N個(gè)頻率分量與接收的符號(hào)內(nèi)的N個(gè)子載波中的每一個(gè)相關(guān)聯(lián)，從而對(duì)于每一個(gè)子載波頻率分量生成不同的Yit5將每一個(gè)子載波的信道估計(jì)(CHi)應(yīng)用于上面的補(bǔ)償式中的復(fù)FFT結(jié)果值(Xi),有效地從這些FFT結(jié)果值中移除了平均信道特征。
[0030]圖4是多載波輸入信號(hào)的頻域載波消隱的示例實(shí)施例400的處理流程圖。在塊402，從通信介質(zhì)接收輸入的多載波信號(hào)。在塊404，生成數(shù)字采樣。在塊406，將FFT應(yīng)用于每一個(gè)符號(hào)的數(shù)字采樣(例如，每個(gè)符號(hào)X個(gè)采樣)，以將數(shù)字采樣變換成與接收的符號(hào)內(nèi)的子載波相關(guān)聯(lián)的頻率分量。如上面所述的，通過(guò)FFT生成的頻率分量可以是復(fù)值，包括實(shí)
(I)分量和虛(Q)分量。接下來(lái)，在塊408,從FFT輸出的頻率分量被補(bǔ)償，以形成與子載波相關(guān)聯(lián)的補(bǔ)償?shù)念l率分量。由其是，通過(guò)使用對(duì)于子載波的信道估計(jì)補(bǔ)償接收的符號(hào)中每一個(gè)子載波的頻率分量。隨后，在塊410，確定每一個(gè)補(bǔ)償?shù)淖虞d波的能量水平。隨后，在塊412，在一個(gè)子載波的能量水平和預(yù)定的能量閾值水平之間進(jìn)行比較，以確定該能量水平是否超過(guò)預(yù)定的能量閾值水平。如果“否”，則隨后流程進(jìn)行到塊416。如果“是”，則隨后流程進(jìn)行到塊414，在塊414，該子載波的頻率分量被消隱。隨后，流程進(jìn)行到塊416。在塊416，確定符號(hào)內(nèi)所有的子載波是否已被分析。如果“否”，隨后流程進(jìn)行到塊418，在塊418，下一個(gè)子載波被考慮，并再次到達(dá)確定塊412。如果“是”，則隨后流程進(jìn)行到塊420，在塊420，對(duì)于該符號(hào)輸出消隱的子載波。隨后，流程進(jìn)行到塊422，在塊422，下一個(gè)符號(hào)被考慮，并再次到達(dá)塊406。注意，處理塊402和404可以由ADC108執(zhí)行，處理塊406可以由模塊304執(zhí)行，處理塊408可以由模塊306執(zhí)行，處理塊410可以由模塊308執(zhí)行，以及處理塊412、414,416和418可以由模塊310執(zhí)行。此外，F(xiàn)D載波消隱模塊150可以執(zhí)行處理塊420和422，以將子載波消隱處理應(yīng)用于每一個(gè)接收的符號(hào)。在需要時(shí)，也可以實(shí)現(xiàn)各種變型。
[0031]如這里所描述的，當(dāng)對(duì)于子載波檢測(cè)到表示已其已經(jīng)被通信信道內(nèi)的噪聲事件毀壞的能量水平的時(shí)候，將接收的符號(hào)內(nèi)的所述子載波的頻率分量消隱。此外，這種消隱可以在逐符號(hào)的基礎(chǔ)上動(dòng)態(tài)地執(zhí)行。有利的是，在此所描述的頻域載波消隱顯著改善了多載波接收器中的錯(cuò)誤率性能。此外，如上面所指出的，可以例如，使用特定通信介質(zhì)內(nèi)的信道噪聲的經(jīng)驗(yàn)性分析，和/或使用其它技術(shù)，來(lái)選擇載波消隱的能量閾值。注意，如果能量閾值水平被選定得太低，那么未毀壞的載波可能會(huì)被消隱。相反，如果能量閾值水平被選定得太高，那么毀壞的載波可能會(huì)未被消隱。如此，可以調(diào)整能量閾值水平以在允許毀壞的載波通過(guò)和消隱未毀壞的載波之間實(shí)現(xiàn)期望的平衡。此外，可以通過(guò)通信介質(zhì)的經(jīng)驗(yàn)性分析，例如通過(guò)應(yīng)用于接收系統(tǒng)的測(cè)試，和/或使用一些其它期望的技術(shù)，來(lái)設(shè)定該能量閾值水平。
[0032]圖5是用于減少多載波信號(hào)的解調(diào)中的錯(cuò)誤的頻域載波消隱的代表性子載波圖的示例實(shí)施例500。子載波圖502表示接收的符號(hào)內(nèi)的子載波的信道補(bǔ)償能量值，例如通過(guò)圖3中的模塊308確定的。如所示的，補(bǔ)償?shù)哪芰恐当惶峁┙o30個(gè)子載波，并且對(duì)于第9子載波的補(bǔ)償?shù)哪芰?04和對(duì)于第21子載波的補(bǔ)償?shù)哪芰?06顯著比其它子載波的補(bǔ)償能量高。如這里所描述的，應(yīng)用載波消隱510以識(shí)別毀壞的子載波，并消隱被確定為被毀壞的任何子載波。例如，如果子載波的能量水平超過(guò)預(yù)定的閾值水平，該子載波可以被認(rèn)為是毀壞的子載波，并于是可以被消隱。從實(shí)施例500可以看出，閾值水平可以被選擇和應(yīng)用為使得能量水平504和506將超過(guò)該閾值水平而其它能量水平則不會(huì)。如此，載波消隱510將操作來(lái)消隱第9和第21子載波，這兩個(gè)子載波被認(rèn)為是被毀壞的。子載波圖520表示所得到的補(bǔ)償能量值，其中能量522和能量524因?yàn)榈?和第21子載波而被消隱。注意，該子載波圖的X軸表示子載波，而I軸表示使用對(duì)數(shù)刻度的信道補(bǔ)償能量。
[0033]圖6是比較在存在脈沖噪聲和/或音干擾的情況下，使用和不使用頻域載波消隱的結(jié)果的代表性圖示的示例實(shí)施例600。尤其是，對(duì)于所述的實(shí)施例600，示出了在存在脈沖噪聲的情況下幀信道(FCH)塊誤碼率(BLER)。X軸表示BLER(塊誤碼率)的對(duì)數(shù)刻度，其是通信會(huì)話(huà)上具有比特錯(cuò)誤的塊的數(shù)對(duì)塊總數(shù)的比率的測(cè)量。Y軸以分貝(dB)為單位表示相對(duì)于通信信道中的環(huán)境噪聲功率(Ntl)的接收的符號(hào)的能量(Es)。線(xiàn)602表示在逐符號(hào)的基礎(chǔ)上動(dòng)態(tài)地應(yīng)用頻域載波消隱的情況下的BLER。線(xiàn)604表示不使用這種動(dòng)態(tài)頻域載波消隱的情況下的BLER。如在實(shí)施例600中所看到的，當(dāng)使用頻域載波消隱的時(shí)候，BLER明顯降低。BLER的降低導(dǎo)致所得到的解碼數(shù)據(jù)中更少的比特錯(cuò)誤，從而改善了接收器系統(tǒng)的性能。
[0034]如在此所描述的，在需要時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)多種多樣的實(shí)施例，并且可以實(shí)現(xiàn)不同的特征和變化。
[0035]一個(gè)實(shí)施例是一種處理多載波信號(hào)的方法，包括:從通信介質(zhì)接收多載波輸入信號(hào)；將所述多載波輸入信號(hào)數(shù)字化以生成數(shù)字采樣；生成所述數(shù)字采樣的頻率分量，所述頻率分量與所述輸入信號(hào)內(nèi)的符號(hào)內(nèi)的子載波相關(guān)聯(lián)；用背景信道能量估計(jì)來(lái)補(bǔ)償所述頻率分量，以生成與所述符號(hào)內(nèi)所述子載波相關(guān)聯(lián)的補(bǔ)償?shù)念l率分量；確定每一個(gè)經(jīng)補(bǔ)償?shù)念l率分量的能量水平；基于每一個(gè)子載波的所述能量水平和閾值能量水平的比較識(shí)別毀壞的子載波；消隱每一個(gè)被識(shí)別為毀壞的子載波的頻率分量；以及輸出所述符號(hào)的頻率分量，其中每一個(gè)毀壞的子載波的頻率分量被消隱，而每一個(gè)未毀壞的子載波的頻率分量未被消隱。
[0036]在其它實(shí)施例中，所述生成步驟包括將快速傅里葉變換(FFT)應(yīng)用于所述數(shù)字采樣以生成所述頻率分量。在其它實(shí)施例中，逐符號(hào)地重復(fù)所述生成、規(guī)范化、確定、識(shí)別、消隱和輸出步驟，以提供接收的符號(hào)的載波消隱。此外，所述方法還可以包括:解調(diào)所述符號(hào)的所述頻率分量，以生成解調(diào)的數(shù)據(jù)；以及，對(duì)所述解調(diào)的數(shù)據(jù)應(yīng)用糾錯(cuò)。所述補(bǔ)償步驟可以包括:對(duì)每一個(gè)頻率分量進(jìn)行補(bǔ)償，所述補(bǔ)償是使用與該頻率分量相關(guān)聯(lián)的子載波的背景信道能量估計(jì)進(jìn)行的。所述識(shí)別步驟可以包括:如果子載波的能量水平超過(guò)所述閾值能量水平，則將該子載波識(shí)別為毀壞的。此外，所述閾值能量水平可以基于通信介質(zhì)內(nèi)的信道噪聲的分析。在另外的實(shí)施例中，所述符號(hào)可以是OFDM(正交頻分復(fù)用)符號(hào)。此外，所述OFDM符號(hào)可以被根據(jù)電力線(xiàn)通信(PLC)系統(tǒng)的G3-PLC標(biāo)準(zhǔn)格式化。對(duì)于其它實(shí)施例，所述方法可以包括:將多載波信號(hào)傳輸?shù)剿鐾ㄐ沤橘|(zhì)。
[0037]另一實(shí)施例是一種接收多載波信號(hào)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)電路，被配置來(lái)從通信介質(zhì)接收輸入信號(hào)并輸出數(shù)字采樣；快速傅里葉變換(FFT)模塊，被配置來(lái)接收所述數(shù)字采樣并生成與所述輸入信號(hào)內(nèi)的符號(hào)內(nèi)的子載波相關(guān)聯(lián)的頻率分量；補(bǔ)償模塊，被配置來(lái)用背景信道能量估計(jì)來(lái)補(bǔ)所述償頻率分量，以生成與所述符號(hào)內(nèi)的子載波相關(guān)聯(lián)的補(bǔ)償?shù)念l率分量；能量檢測(cè)器模塊，被配置來(lái)確定每一個(gè)補(bǔ)償?shù)念l率分量的能量水平；以及，子載波消隱模塊。子載波消隱模塊可以被配置來(lái)基于每一個(gè)子載波的能量水平和閾值能量水平的比較來(lái)識(shí)別毀壞的子載波，消隱每一個(gè)被識(shí)別為毀壞的子載波的頻率分量，以及輸出所述符號(hào)的頻率分量，其中每一個(gè)毀壞的子載波的頻率分量被消隱而未毀壞的子載波的頻率分量未被消隱。
[0038]在其它實(shí)施例中，所述子載波消隱模塊還被配置來(lái)在逐符號(hào)的基礎(chǔ)上提供接收的符號(hào)的載波消隱。此外，所述系統(tǒng)還可以包括數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，該數(shù)字信號(hào)處理器包括所述FFT模塊、所述補(bǔ)償模塊、所述能量檢測(cè)器模塊和所述子載波消隱模塊。此外，所述系統(tǒng)可以包括解調(diào)器，其被配置來(lái)接收來(lái)自所述子載波消隱裝置的所述頻率分量并生成解調(diào)的數(shù)據(jù)，并且所述系統(tǒng)可以還包括糾錯(cuò)模塊，其被配置來(lái)將糾錯(cuò)應(yīng)用于所述解調(diào)的數(shù)據(jù)。在其它實(shí)施例中，所述補(bǔ)償模塊可以被配置來(lái)對(duì)每一個(gè)頻率分量進(jìn)行補(bǔ)償，所述補(bǔ)償是利用與該頻率分量相關(guān)聯(lián)的子載波的背景信道能量估計(jì)進(jìn)行的。此外，所述子載波消隱模塊可以被配置為:如果子載波的能量水平超過(guò)所述閾值能量水平，則將該子載波識(shí)別為毀壞的。此外，所述閾值能量水平可以基于所述通信介質(zhì)內(nèi)的信道噪聲的分析。此外，所述通信介質(zhì)可以是電力線(xiàn)通信介質(zhì)。此外，所述符號(hào)可以是OFDM(正交頻分復(fù)用)符號(hào)。此外，所述OFDM符號(hào)可以被根據(jù)電力線(xiàn)通信(PLC)系統(tǒng)的G3-PLC標(biāo)準(zhǔn)格式化。
[0039]除非另有說(shuō)明，使用如“第一”以及“第二”的術(shù)語(yǔ)來(lái)任意區(qū)分這些術(shù)語(yǔ)描述的元素。因此，這些術(shù)語(yǔ)并不必然意圖表示這些元素的在時(shí)間上的或其它優(yōu)先次序。
[0040]受益于本說(shuō)明書(shū)，所描述的系統(tǒng)和方法的進(jìn)一步修改和替代實(shí)施例對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將變得明了。因此，應(yīng)認(rèn)識(shí)到，所描述的系統(tǒng)和方法不受這些示例布置所限制。應(yīng)理解，這里所示和所描述的系統(tǒng)和方法的形式被被認(rèn)為是示例實(shí)施例。在實(shí)現(xiàn)方式中可以做出多種變化。因此，雖然這里參照具體實(shí)施例描述了本發(fā)明，但可以進(jìn)行各種修改以及變化在不脫離本發(fā)明范圍。因此，說(shuō)明書(shū)以及附圖被認(rèn)為是說(shuō)明性而不是限制性的，并且意圖將所有這些修改涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。此外，這里就具體實(shí)施例所描述的任何好處、優(yōu)點(diǎn)或問(wèn)題的解決方案都不應(yīng)被解釋為任何或所有權(quán)利要求的關(guān)鍵的、必需的、或?qū)嵸|(zhì)性的特征或元素。
【權(quán)利要求】
1.一種處理多載波信號(hào)的方法，包括: 從通信介質(zhì)接收多載波輸入信號(hào)； 將所述多載波輸入信號(hào)數(shù)字化以生成數(shù)字采樣； 生成所述數(shù)字采樣的頻率分量，所述頻率分量與所述輸入信號(hào)內(nèi)的符號(hào)內(nèi)的子載波相關(guān)聯(lián); 利用背景信道能量估計(jì)來(lái)補(bǔ)償所述頻率分量以生成與所述符號(hào)內(nèi)所述子載波相關(guān)聯(lián)的經(jīng)補(bǔ)償?shù)念l率分量； 確定每一個(gè)所述經(jīng)補(bǔ)償?shù)念l率分量的能量水平； 基于每一個(gè)子載波的能量水平和閾值能量水平的比較識(shí)別毀壞的子載波； 消隱每一個(gè)被識(shí)別為毀壞的子載波的頻率分量；以及 輸出所述符號(hào)的頻率分量，其中每一個(gè)毀壞的子載波的頻率分量被消隱，而每一個(gè)未毀壞的子載波的頻率分量未被消隱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述生成步驟包括: 將快速傅里葉變換(FFT)應(yīng)用于所述數(shù)字采樣，以生成所述頻率分量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中對(duì)于接收的符號(hào)，逐符號(hào)地重復(fù)所述生成、規(guī)范化、確定、識(shí)別、消隱和輸出步驟，以提供載波消隱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括:解調(diào)所述符號(hào)的頻率分量以生成解調(diào)數(shù)據(jù)，和對(duì)所述解調(diào)數(shù)據(jù)應(yīng)用糾錯(cuò)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述補(bǔ)償步驟包括:對(duì)每一個(gè)頻率分量進(jìn)行補(bǔ)償，所述補(bǔ)償是利用與該頻率分量相關(guān)聯(lián)的子載波的背景信道能量估計(jì)進(jìn)行的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述識(shí)別步驟包括: 如果子載波的能量水平超過(guò)所述閾值能量水平，則將該子載波識(shí)別為毀壞的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述閾值能量水平是基于所述通信介質(zhì)內(nèi)的信道噪聲的分析的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述符號(hào)包括正交頻分復(fù)用OFDM符號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述OFDM符號(hào)被根據(jù)電力線(xiàn)通信(PLC)系統(tǒng)的G3-PLC標(biāo)準(zhǔn)格式化。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括:將多載波信號(hào)傳輸?shù)剿鐾ㄐ沤橘|(zhì)。
11.一種接收多載波信號(hào)的系統(tǒng)，包括: 模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)電路，被配置來(lái)從通信介質(zhì)接收輸入信號(hào)并輸出數(shù)字采樣； 快速傅里葉變換(FFT)模塊，被配置來(lái)接收所述數(shù)字采樣并生成與所述輸入信號(hào)內(nèi)的符號(hào)內(nèi)的子載波相關(guān)聯(lián)的頻率分量； 補(bǔ)償模塊，被配置來(lái)用背景信道能量估計(jì)來(lái)補(bǔ)所述償頻率分量，以生成與所述符號(hào)內(nèi)的子載波相關(guān)聯(lián)的補(bǔ)償?shù)念l率分量； 能量檢測(cè)器模塊，被配置來(lái)確定每一個(gè)補(bǔ)償?shù)念l率分量的能量水平；以及子載波消隱模塊，被配置來(lái)基于每一個(gè)子載波的能量水平和閾值能量水平的比較來(lái)識(shí)別毀壞的子載波，消隱每一個(gè)被識(shí)別為毀壞的子載波的頻率分量，以及輸出所述符號(hào)的頻率分量，其中每一個(gè)毀壞的子載波的頻率分量被消隱而未毀壞的子載波的頻率分量未被消隱。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述子載波消隱模塊還被配置來(lái)逐符號(hào)地提供接收的符號(hào)的載波消隱。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，還包括數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，其包括所述FFT模塊、所述補(bǔ)償模塊、所述能量檢測(cè)器模塊和所述子載波消隱模塊。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，還包括解調(diào)器，其被配置來(lái)接收來(lái)自所述子載波消隱模塊的所述頻率分量并生成解調(diào)的數(shù)據(jù)，并且還包括糾錯(cuò)模塊，其被配置來(lái)對(duì)所述解調(diào)的數(shù)據(jù)應(yīng)用糾錯(cuò)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述補(bǔ)償模塊被配置來(lái)對(duì)每一個(gè)頻率分量進(jìn)行補(bǔ)償，所述補(bǔ)償是利用與該頻率分量相關(guān)聯(lián)的子載波的背景信道能量估計(jì)進(jìn)行的。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述子載波消隱模塊被配置為:如果子載波的能量水平超過(guò)所述閾值能量水平，則將該子載波識(shí)別為毀壞的。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述閾值能量水平是基于所述通信介質(zhì)內(nèi)的信道噪聲的分析的。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述通信介質(zhì)包括電力線(xiàn)通信介質(zhì)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述符號(hào)包括正交頻分復(fù)用OFDM符號(hào)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述OFDM符號(hào)被根據(jù)電力線(xiàn)通信(PLC)系統(tǒng)的G3-PLC標(biāo)準(zhǔn)格式化。
【文檔編號(hào)】H04L27/38GK104243385SQ201410220697
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月24日
【發(fā)明者】曾建強(qiáng), S·M·博思澤, R·V·塔瑪, K·B·泰勒 申請(qǐng)人:飛思卡爾半導(dǎo)體公司