電力線通信ofdm系統(tǒng)的子載波分配方法、裝置及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電力線通信OFDM(Orthogonal FrequencyDivisionMultiplexing,正交頻分復(fù)用）系統(tǒng)的子載波分配方法、裝置及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力線通信（PowerlineCommunications,PLC)技術(shù)作為電力行業(yè)特有的通信 技術(shù)，擁有覆蓋范圍廣、成本低的巨大優(yōu)勢(shì)，在電力用戶用電信息采集系統(tǒng)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng) 用。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，0FDM技術(shù)逐漸成為電力線通信的主流技術(shù)之一，在智能配用電領(lǐng)域 有著廣闊的應(yīng)用前景。
[0003] 作為電力線通信0FDM技術(shù)發(fā)展主流技術(shù)，自適應(yīng)0FDM技術(shù)能夠根據(jù)每個(gè)子載波 的信噪比，動(dòng)態(tài)地分配子載波和每個(gè)子載波上的比特?cái)?shù)及發(fā)射功率，有效降低惡劣信道特 性對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊?
[0004] 在用電信息采集系統(tǒng)通信應(yīng)用中，電力線信道本身存在著固有的噪聲環(huán)境惡劣而 且復(fù)雜多變的難題，在實(shí)際應(yīng)用中未能充分考慮惡劣復(fù)雜的噪聲環(huán)境的影響，不僅通信可 靠性問(wèn)題難以得到保證，更難以發(fā)揮0FDM通信速率高的優(yōu)勢(shì)，這已成為亟待解決的緊迫問(wèn) 題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中電力線通信0FDM技術(shù)噪聲干擾嚴(yán)重導(dǎo)致通信可靠性不高的 技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出一種電力線通信0FDM系統(tǒng)的子載波分配方法、裝置及系統(tǒng)。
[0006] -種電力線通信0FDM系統(tǒng)的子載波分配方法，包括：
[0007] 針對(duì)每個(gè)子載波，發(fā)送端根據(jù)該子載波接收到的應(yīng)答信息的狀況和該子載波在時(shí) 隙t時(shí)處于低誤碼率的概率計(jì)算該子載波在時(shí)隙t+Ι時(shí)的信道預(yù)測(cè)值；
[0008] 發(fā)送端根據(jù)計(jì)算出的所有子載波的信道預(yù)測(cè)值確定選用的至少一個(gè)子載波。
[0009] 一種電力線通信0FDM系統(tǒng)的子載波分配裝置，包括：
[0010] 計(jì)算模塊，用于針對(duì)每個(gè)子載波，發(fā)送端根據(jù)該子載波接收到的應(yīng)答信息的狀況 和該子載波在時(shí)隙t時(shí)處于低誤碼率的概率計(jì)算該子載波在時(shí)隙t+i時(shí)的信道預(yù)測(cè)值； [0011] 確定模塊，用于根據(jù)計(jì)算出的所有子載波的信道預(yù)測(cè)值確定選用的至少一個(gè)子載 波。
[0012] 本發(fā)明提供的上述方案是一種基于接收端反饋和貝葉斯定理的子載波分配方法 可以實(shí)時(shí)根據(jù)信道特性變化動(dòng)態(tài)地選取通信質(zhì)量較好的子載波，從而有效克服電力線信道 惡劣的噪聲問(wèn)題，降低誤碼率，提高電力線通信0FDM系統(tǒng)的通信可靠性。同時(shí)由于本實(shí)施 例采用的計(jì)算方法復(fù)雜度低，不僅具有易于實(shí)現(xiàn)、實(shí)用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，而且能夠縮短信道預(yù)測(cè) 時(shí)間，提高通信效率。
【附圖說(shuō)明】
[0013] 附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí) 施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：
[0014] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可 以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0015] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1提供的一種電力線通信0FDM系統(tǒng)的子載波分配方法的流 程圖；
[0016] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例2提供的一種電力線通信0FDM系統(tǒng)的子載波分配裝置的結(jié) 構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。并且，以下各實(shí)施例均為本發(fā)明的可選方案，實(shí)施例的 排列順序及實(shí)施例的編號(hào)與其優(yōu)選執(zhí)行的順序無(wú)關(guān)。
[0018] 實(shí)施例1
[0019] 本實(shí)施例提供一種電力線通信0FDM系統(tǒng)的子載波分配方法，該方法針對(duì)電力線 載波信道特點(diǎn)，基于接收端反饋和貝葉斯定理實(shí)現(xiàn)。
[0020] 假設(shè)電力線通信0FDM系統(tǒng)中一共劃分為m(m為自然數(shù)）個(gè)子載波，每一個(gè) 子載波的信噪比用Sn(n= 1，2，···，!!〇表示，接收的信噪值預(yù)設(shè)為S。；接收端根據(jù)物 理層的導(dǎo)頻信息來(lái)計(jì)算每個(gè)子載波的信噪比，并與S。進(jìn)行比較。若Sn >S。，則發(fā)送一 個(gè)ACK(Acknowledgement,確認(rèn)字符）給發(fā)送端，若Sn <S。，則發(fā)送一個(gè)NACK(Negative Acknowledgement,否定應(yīng)答）給發(fā)送端。特殊情況是當(dāng)發(fā)送端預(yù)設(shè)時(shí)間的定時(shí)器結(jié)束時(shí)， 發(fā)送端收不到任何反饋，表明信道質(zhì)量非常差，反饋鏈路中斷，此時(shí)接收端則作為收到NACK 處理。an，t表示在時(shí)隙t子載波η有沒(méi)有使用。
[0021] 基于上述內(nèi)容，如圖1所述，該方法包括：
[0022] 101，針對(duì)每個(gè)子載波，發(fā)送端根據(jù)該子載波接收到的應(yīng)答信息的狀況和該子載波 在時(shí)隙t時(shí)處于低誤碼率的概率計(jì)算該子載波在時(shí)隙t+Ι時(shí)的信道預(yù)測(cè)值；
[0023] 其中，上述接收到的應(yīng)答信息的狀況包括：在時(shí)隙t結(jié)束時(shí)接收到的應(yīng)答信息的 狀況和在高低誤碼率下分別接收到的應(yīng)答信息的狀況。
[0024] 其中，時(shí)隙t+Ι時(shí)的信道預(yù)測(cè)值也就是t+Ι時(shí)的處于低誤碼率的概率。
[0025] 以子載波η代表任意子載波來(lái)說(shuō)，101可通過(guò)如下方式實(shí)現(xiàn)：
[0026] 根據(jù)該子載波η在低誤碼率下接收到的NACK應(yīng)答信息的概率Q。、該子載波η在高 誤碼率下接收到的NACK應(yīng)答信息的概率仏、該子載波η在時(shí)隙t結(jié)束時(shí)接收到的應(yīng)答信息 的狀況Zn,t和在時(shí)隙t時(shí)處于低誤碼率的概率qn,t計(jì)算該子載波η在時(shí)隙t+Ι時(shí)的處于低 誤碼率的概率qn,t+1。
[0027] 例如可通過(guò)如下公式1計(jì)算
[0029] 其中，η為子載波個(gè)數(shù)，λ=qnjQc+a- ;公式⑴中qn,t后的乘號(hào)已省 略。
[0030]
[0031] 下面介紹一下該公式（1)的由來(lái)：
[0032] 本實(shí)施例對(duì)子載波定義了兩種狀態(tài)，:高誤碼率狀態(tài)和低誤碼率狀態(tài)（其中誤碼率 小于10的負(fù)5次方時(shí)為低誤碼率；否則為高誤碼率），子載波η處于低誤碼率狀態(tài)的概率 是qnite[0, 1]。假設(shè)在高誤碼率狀態(tài)收到NACK的概率是仏，在低誤碼率狀態(tài)收到NACK的 概率是％。如果Qi>Qc，則發(fā)送端在選擇子載波時(shí)不知道每個(gè)子載波處于低誤碼率狀態(tài)還 是高誤碼率狀態(tài)，但是根據(jù)發(fā)送端累計(jì)計(jì)算出仏的值和％的值（即仏和％發(fā)送端已知，且 它們的初始值在系統(tǒng)初始化時(shí)通過(guò)收發(fā)端的交互過(guò)程中獲得）。發(fā)送端根據(jù)子載波η在時(shí) 隙t時(shí)處于低誤碼率的概率qn,t和時(shí)隙t結(jié)束時(shí)收到應(yīng)答信息ACK/NACK的情況Zn, t更新 下一個(gè)狀態(tài)的qn,t+1，即根據(jù)qn,t+1來(lái)決定下一個(gè)時(shí)隙的子載波η的使用情況an, t+1。所有子 載波的使用情況用π來(lái)表示，nt= [ajt), ···，&"(!:)，···，&"(!:)]。
[0033] 當(dāng)an，t = 1時(shí)，發(fā)送端收到NACK的概率是λ=qn,t*QQ+(l- ，（初始化 時(shí)，即q的初始化值為〇. 5)則根據(jù)貝葉斯定理，子載波η在t+1時(shí)刻處于低誤碼率狀態(tài)的 概率：
[0035] 如此可獲得對(duì)于信道狀態(tài)的預(yù)測(cè)。所有子載波在t+Ι時(shí)刻的信道狀態(tài)可以用向量 Vt+l=[Qi(t+l)，"·，(1η(?+1)，··'OnU+l)]表示。
[0036] 102,發(fā)送端根據(jù)計(jì)算出的所有子載波的信道預(yù)測(cè)值確定選用的至少一個(gè)子載波。
[0037] 具體而言，發(fā)送端對(duì)計(jì)算出的所有子載波的信道預(yù)測(cè)值進(jìn)行排序；再按照由大到 小選取至少一個(gè)子載波使用。
[0038] 即首先將所有子載波的信道預(yù)測(cè)值\1+1進(jìn)行排序，然后由大到小選擇N個(gè)可以使 用的子載波。由于使用了信道預(yù)測(cè)算法，每次選擇的子載波都是較優(yōu)質(zhì)的子載波，因此可以 有效的降低誤碼率。
[0039] 本實(shí)施例提供的是一種基于接收端反饋和貝葉斯定理的子載波分配方法可以實(shí) 時(shí)根據(jù)信道特性變化動(dòng)態(tài)地選取通信質(zhì)量較好的子載波，從而有效克服電力線信道惡劣的 噪聲問(wèn)題，降低誤碼率，提高電力線通信0FDM系統(tǒng)的通信可靠性。同時(shí)由于本實(shí)施例采用 的計(jì)算方法復(fù)雜度低，不僅具有易于實(shí)現(xiàn)、實(shí)用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，而且能夠縮短信道預(yù)測(cè)時(shí)間， 提高通信效率。
[0040] 實(shí)施例2
[0041] 為了便于實(shí)施例1中的方法實(shí)現(xiàn)，本實(shí)施例提供一種電力線通信0FDM系統(tǒng)的子載 波分配裝置，該裝置可以為實(shí)施例1中的發(fā)送端，也可以安