一種寬窄帶結合的OFDM通訊方法及系統與流程

本發明涉及無線通訊領域，特別涉及一種ofdm通訊系統抗干擾的方法，是一種寬窄帶結合的ofdm通訊方法及系統。

背景技術：

ofdm(orthogonalfrequencydivisionmultiplexing)即正交頻分復用技術。ofdm技術可以在很寬的帶寬上進行多個子信道并行通訊，相對于傳統的窄帶系統，ofdm被認為是一種寬帶通訊技術。這種技術的優點是充分利用子信道的正交頻率特性，可以把被噪聲污染或者衰減太大的子信道濾除，利用剩余信道保證通訊。ofdm多載波調制的一種。其主要思想是：將信道分成若干正交子信道，將高速數據信號轉換成并行的低速子數據流，調制到每個子信道上進行傳輸。正交信號可以通過在接收端采用相關技術來分開，這樣可以減少子信道之間的相互干擾ici。每個子信道上的信號帶寬小于信道的相關帶寬，因此每個子信道上的可以看成平坦性衰落，從而可以消除符號間干擾。而且由于每個子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分，信道均衡變得相對容易。

采用ofdm技術的通訊系統如圖1所示：發射端的數字信號經過編碼-數字調制-串并變換-ifft-并串變換-加循環前綴-數模轉換---信道---模數轉換-去循環前綴-串變變換-fft-并串轉換-數字解調-解碼形成接收端的數字信號輸出。上面ifft(inversefastfouriertransform)是快速傅里逆變換，fft(fastfouriertransform)是快速傅里變換。

然而實際系統在實現時會受到模擬數字轉換a/d(模數轉換)器件的精度限制，影響通訊效果。在目前技術條件下，通常ofdm系統的a/d器件位數是10-14bit，有一定的量化誤差。在極端情況下，比如某一頻點噪聲幅度遠超過信號幅度，a/d采樣因為噪聲而接近飽和，信號的采樣誤差會嚴重影響通訊。這種情況在電力線通訊系統或者被干擾的軍事無線系統下是一種常見的阻塞機制。

技術實現要素：

本發明針對目前ofdm系統會由于在某一點噪聲幅度運超過信號幅度，a/d采樣因為噪聲而接近飽和，信號的采樣誤差會嚴重影響通訊的不足，提供一種寬窄帶結合的ofdm通訊方法和通訊系統。

本發明的技術方案是：一種寬窄帶結合的ofdm通訊方法，在接收端包括模數轉換的步驟、fft步驟和解碼步驟；還包括噪聲干擾識別和評估的步驟、窄帶噪聲濾波的步驟；

所述的噪聲干擾識別和評估的步驟包括：

在fft步驟后對每個子信道的信號強度進行檢測；

在解碼步驟后確認信道空閑而信道信號強度強的則該信道帶有高分量噪聲信道；

所述的窄帶噪聲濾波步驟中濾除帶有高分量噪聲信道。

本發明是一種在ofdm通訊系統的接收端檢測如果某個信道是高噪聲信道，就選擇合適的窄帶濾波器濾除該信道的頻率的方法，以克服某一點噪聲幅度運超過信號幅度，a/d采樣因為噪聲而接近飽和，信號的采樣誤差會嚴重影響通訊的不足。

進一步的，上述的寬窄帶結合的ofdm通訊方法中：還包括向接收端發送端發送通知讓發送端不再使用高分量噪聲信道發送信號的步驟。

進一步的，上述的寬窄帶結合的ofdm通訊方法中：在所述的窄帶噪聲濾波步驟中：根據帶有高分量噪聲信道的寬度和位置設置濾波器：如果高分量噪聲信道在整個ofdm信道的低頻部分，則采用高通濾波器；如果高分量噪聲信道在整個ofdm信道的高頻部分，則采用高通濾波器；如果高分量噪聲信道在整個ofdm信道的中頻部分，則采用高帶阻波器。

本發明還提供一種寬窄帶結合的ofdm通訊系統，該系統包括接收裝置，所述的接收裝置中包括模數轉換器、fft裝置和解碼器，還包括噪聲干擾識別和評估裝置、窄帶濾波裝置、濾波投入控制裝置；

所述的噪聲干擾識別評估裝置包括對所述的fft裝置輸出的各信道信號強度進行檢測的檢測裝置、對解碼器的輸出進行判斷是否是空閑信道的判斷機構、與檢測裝置和判斷機構相連的處理器，所述的處理器確定信號強度強的空閑信道為高分量噪聲信道；

濾波投入控制裝置控制投入濾除高分量噪聲信道的窄帶濾波裝置加入到所述的模數轉換器之前。

本發明的ofdm通訊系統中，如果檢測到有信道是高噪聲信道則使用窄帶濾波器濾除。

進一步的，上述的寬窄帶結合的ofdm通訊系統中：還包括將高分量噪聲信道通知到接收端的通知裝置。

進一步的，上述的寬窄帶結合的ofdm通訊系統中：所述的窄帶濾波裝置包括采用自校準rc濾波器、開關電容濾波器構建的可調式低通、高通、帶阻、帶通濾波器。

下面結合具體實施例對本發明作較為詳細的描述。

附圖說明

圖1為ofdm通訊系統框圖。

圖2為本發明寬窄帶結合的ofdm通訊系統原理框圖。

圖3是本發明寬窄帶結合的ofdm通訊系統接收器的原理圖。

圖4是本發明寬窄帶結合的ofdm通訊系統接收器噪聲干擾識別評估機構原理圖。

具體實施方式

實施例1，如圖2和圖3所示，本實施例是一種寬窄帶結合的ofdm通訊系統，在寬帶ofdm系統基礎上，利用模擬的窄帶濾波機制，將造成阻塞的噪聲信號濾除到帶外，以損失帶寬為代價，保證通訊的可達性。由于模擬窄帶濾波，尤其是多階窄帶濾波陡峭的濾波特性，可以把多數的噪聲分量隔離，遺留的少量噪聲對ofdm系統的影響變得很低甚至可以忽略。與ofdm利用正交特性過濾失效信道的機制不同，本實施例主要利用窄帶濾波措施，濾除高分量的阻塞噪聲，解決ad子系統由于精度限制，在高分量噪聲下的阻塞問題。

在寬帶ofdm系統的接收裝置中包括模數轉換器、去循環前綴裝置、串并變換器、fft裝置、并串轉換器、數字解調器和解碼器的甚而上增加噪聲干擾識別和評估裝置、窄帶濾波裝置、濾波投入控制裝置。

其中：噪聲干擾識別評估裝置如圖4所示，可以利用ofdm技術固有的fft傅里葉變換機制，識別高分量窄帶噪聲頻段，并評估哪些噪聲可能造成阻塞。噪聲干擾識別評估裝置包括對所述的fft裝置輸出的各信道信號強度進行檢測的檢測裝置、對解碼器的輸出進行判斷是否是空閑信道的判斷機構、與檢測裝置和判斷機構相連的處理器，處理器確定信號強度強的空閑信道為高分量噪聲信道；噪聲干擾識別評估裝置的功能就是檢測到某個空閑信道是高噪聲信道，確定該主道需要濾除。

本實施例的噪聲干擾識別評估裝置中：當噪聲的幅度接近或者超過a/d的最大輸入幅度，導致agc自動增益控制需要產生負增益，系統有阻塞的風險。

ofdm技術固有的fft傅里葉變換機制可以識別各子通道的信號強度，當確認信道空閑的時候，帶有高分量噪聲的信道可被識別出來。

濾波投入控制裝置控制投入濾除高分量噪聲信道的窄帶濾波裝置加入到模數轉換器之前。

本實施例中，窄帶濾波裝置也稱窄帶濾波器，設置在通訊系統接收端低噪放大器之后，模轉換器之前，將高噪聲的信道直接濾除，可以采用自校準rc濾波器，開關電容濾波器等，構建可調式低通，高通，帶阻，帶通等模擬濾波器，實現多階級聯。

濾波投入控制裝置根據阻塞噪聲的位置和帶寬，控制模擬濾波子系統的投入。當窄帶阻塞噪聲出現在信號通帶的中間時，使用帶阻濾波器，利用阻帶特性將噪聲頻帶衰減掉。當窄帶阻塞噪聲出現在信號通帶一側或者兩端，根據情況使用高通，低通或者帶通濾波器，使信號通過，衰減噪聲。

本實施例中，利用ofdm多個子通道通訊的特點，雖然濾除阻塞噪聲的同時也屏蔽了部分子信道，但是總體通訊效果得到了保障，避免阻塞引起的通訊距離大幅下降。

本實施例是一種在電力線載波通信中的寬窄帶結合的ofdm通訊系統，如圖2所示，ofdmmodem采用g3plc芯片atmelatpl250a，實現噪聲干擾識別評估的微處理器系統選用st公司stm32系列arm處理器，窄帶濾波子系統選用maxim公司max262或者max275。

本實施例中，噪聲干擾識別評估裝置檢測到干擾強度太大的空閑信道（可能造成adc飽和），然后通過ofdm的fft變換功能確定噪聲出現的頻率和大致帶寬。然后濾波投入控制裝置根據噪聲特點確定使用高通，低通，帶通，或者帶阻方式工作，并設定工作參數。窄帶濾波子系統采用可編程開管電容或者rc濾波器根據設置的參數進行濾波，可將阻塞噪聲衰減數十db。ofdm系統自動識別可用信道，恢復通訊，避免被強噪聲阻塞，提高了通訊效果。

本實施例的寬窄帶結合的ofdm通訊系統的通訊過程如下：

在開始通信時建立握手信號，在發射端通過編輯依次只在一個信道發送有效的握手數據信號，其余信道為空閑信道。

在接收端接收后通過低噪放大器放大、進入到ad轉換器進行ad轉換，然后根據協議去掉循環前綴，進行串并變換形成各并聯的正交信道，分別在fft中做快速博里葉變換后，檢測各正交信道的信號強度同時進行串變換，數字解調、最后解碼，解碼以后判斷空閑信道，這里解碼后可以知道只有一個信道能解碼出握手信號，其它信道均是空閑信道，如果此時，某一空閑信道的信號強度超過這個有握手信號的信道，則認為這個信道是高噪聲信道，在以后的通信中可以不使用這個信道通信，控制在低噪放大后進行窄帶濾波，根據帶有高分量噪聲信道的寬度和位置設置濾波器：如果高分量噪聲信道在整個ofdm信道的低頻部分，則采用高通濾波器；如果高分量噪聲信道在整個ofdm信道的高頻部分，則采用高通濾波器；如果高分量噪聲信道在整個ofdm信道的中頻部分，則采用高帶阻波器。