用于电力线通信的扰乱消除器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及用于电力线通信的扰乱消除器。一个实施例是一种用于消除信号干扰的方法和设备。扰乱移除器使用自适应滤波规程从输入信号移除干扰信号以产生扰乱消除的信号。扰乱检测器检测由干扰信号造成的干扰。
【专利说明】用于电力线通信的扰乱消除器
[0001]本申请是申请日为2009年6月5日、发明名称为“用于电力线通信的扰乱消除器”的专利申请200980129704.6的分案申请。
[0002]相关申请
[0003]本申请要求2008年6月6日提交的序列号为61/059709的题为“JAMMERCANCELLER FOR POWER-LINE COMMUNICATION” 的临时申请的权益。
【技术领域】
[0004]本公开的实施例针对通信领域，并且更具体地针对电力线通信。
【背景技术】
[0005]电力线通信(PLC)是在用于电功率传输的电介质(例如导线)上承载数据的通信技术。典型地，电功率通过高压传输线传输、通过中压配电、并且在商业或住宅建筑物内以低压被使用。由于电力线网络通过与用于承载电功率到商业或住宅建筑物相同的电力网传输数据信号，所以电导线和插口同时用于电传输和数据传输，而不会对任一个造成破坏。
[0006]宽带技术提供高速数据传输。然而，当前在PLC中应用宽带技术是有问题的。一些问题包括如下能力:高效解码有噪信道中的信号、实现时间和频率分集、移除信号干扰、将接收的信号维持在预定电平、测量高传输速率的信道质量、向宽带和窄带符号同步提供鲁棒性。
【发明内容】
[0007]实施例的一个公开特征是一种用于消除信号干扰的方法和设备。扰乱(jammer)移除器使用自适应滤波规程从输入信号移除干扰信号以产生扰乱消除的信号。扰乱检测器检测由干扰信号造成的干扰。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]通过参考以下描述和用于示出各个实施例的附图，可以最好地理解实施例。在附图中:
[0009]图1是示出根据一个实施例的用于数据传输以及用于FCC、ARIB和CENELEC A频带的数据帧结构的图。
[0010]图2是示出根据一个实施例的数据符号的符号持续时间的图。
[0011]图3是示出根据一个实施例的用于CENELEC B、C和BC的数据传输的数据帧结构的图。
[0012]图4是不出根据一个实施例的用于CENELC B和C的数据符号的符号持续时间的图。
[0013]图5是示出根据一个实施例的用于FCC、ARIB和CENELEC A的ACK信号的图。
[0014]图6是示出根据一个实施例的用于CENELEC B、C和BC的ACK信号的图。[0015]图7是示出根据一个实施例的基带发射器的图。
[0016]图8是示出根据一个实施例的FEC编码单元的图。
[0017]图9A是示出根据一个实施例的数据加扰器的图。
[0018]图9B是示出根据一个实施例的卷积编码器的图。
[0019]图10是示出根据一个实施例的调制器的图。
[0020]图1lA是示出根据一个实施例的DBPSK调制器的图。
[0021]图1lB是示出根据一个实施例的载波索引号的图。
[0022]图1lC是示出根据一个实施例的输入/输出配置的图。
[0023]图12是根据一个实施例的PSD整形模块的图。
[0024]图13A是示出根据一个实施例的升余弦函数的图。
[0025]图13B是示出根据一个实施例的重叠和相加操作的图。
[0026]图14是示出根据一个实施例的前导信号的图。
[0027]图15是示出根据一个实施例的预加重滤波器的图。
[0028]图16是示出根据一个实施例的预加重滤波器的图。
[0029]图17A是示出根据一个实施例的在发射器数据路径上的数据缩放器的图。
[0030]图17B是示出根据一个实施例的在发射器数据路径上的P和M缩放器的图。
[0031]图17C是示出根据一个实施例的用于频域P和M信号的缩放器的图。
[0032]图18是示出根据一个实施例的接收器的图。
[0033]图19是示出根据一个实施例的解调器的图。
[0034]图20是示出根据一个实施例的FEC解调单元的图。
[0035]图21是示出根据一个实施例的与接收器中的事件相关联的时序的图。
[0036]图22是示出根据一个实施例的DC阻断器的图。
[0037]图23是示出根据一个实施例的FFT的图。
[0038]图24是示出根据一个实施例的DBPSK解调器的图。
[0039]图25是示出根据一个实施例的ROBO组合器/解码器的图。
[0040]图26是示出根据一个实施例的RS解码器的图。
[0041]图27是示出根据一个实施例的扰乱消除器的图。
[0042]图28是示出根据一个实施例的扰乱移除器的图。
[0043]图29是示出根据一个实施例的能量检测器的图。
【具体实施方式】
[0044]实施例的一个公开特征是一种用于消除信号干扰的方法和设备。扰乱移除器使用自适应滤波规程从输入信号移除干扰信号以产生扰乱消除的信号。扰乱检测器检测由干扰造成的干扰。
[0045]实施例的一个公开特征可以被描述为一种通常被描绘为流程表、流程图、结构图或框图的过程。虽然流程表可以将操作描述为顺序过程，但是许多操作可以并行或同时执行。此外，操作的次序可以重新排列。当其操作完成时过程终止。过程可以对应于方法、程序、规程、制造或制作的方法等。一个实施例可以由描绘物理结构的示意图来描述。要理解的是，示意图示出基本概念并且可能不按确切的比例缩放或描绘结构。[0046]实施例的一个公开特征是通过电力线介质来实施用于联邦通信委员会(FCC)、无线电工商协会(ARIB)和欧洲电子技术标准委员会(CENELEC)频带的数据通信调制解调器。系统可以包括高度集成的PHY (物理层)和MAC (介质访问控制)数字收发器和模拟前端处理电路。系统基于正交频分复用(OFDM)。因为OFDM在频率选择性信道面前的固有适应性、OFDM对扰乱信号的弹性(resilience)以及OFDM对脉冲噪声的鲁棒性，OFDM已被选择为调制技术。
[0047]OFDM系统可以将Nsas个均匀间隔的载波放置到指定频带(例如从DC到1.2MHz)中。在一个实施例中，Nsas=US0在以下描述中，值Ng^=128将被用于说明性目的。设想到Nsas可以是任何适当的数目。取决于频带选择，参与传输数据的载波数目改变。每个载波可以用差分二进制相移键控(DBPSK)进行调制。系统可以支持两个操作模式，即Normal(正常)和ROBO (鲁棒OFDM)。ROBO调制就其可以借助于重复码来提供四倍的额外冗余奇偶校验(parity)比特并且因此系统可以在严峻的信道条件下可靠地递送数据而言是鲁棒的。
[0048]系统参数包括信号频带、调制方案、采样频率和物理层帧结构等。系统支持各种CELENEC, FCC和ARIB频带。与每个标准相关联的频带在表1中给出。
[0049]---
CH1.HNHC A995
CHLHKHC B__95__125
CHLHKHC C__125__MO
CHLHNHC B, C95MO
[0050]表1:FCC、ARIB 和 CENELEC 频带
[0051]具有每载波DBPSK调制方案的OFDM可以被选择。OFDM调制技术对于信道衰落、窄带干扰和尖峰噪声是非常鲁棒的。对每个载波的DBPSK调制可以使得接收器设计相当简单，因为在接收器处不需要跟踪电路来相干地检测每个载波的相位。在DBPSK解调器中，相邻符号中的载波的相位可以被视为用于检测当前符号中的载波的相位的参考。相邻OFDM符号中的对应载波的相位可以预期是固定的，因为在时间上信道和时钟频率变化相比两个相邻符号的持续时间是非常缓慢的。
[0052]假设信号的最大频谱含量是480KHZ，则在发射器和接收器处的采样频率可以被选择为1.2MHz，其比奈奎斯特(Nyquist)速率高大约240KHz以为发射器中的信号滤波(用于PSD整形以移除信号图像)和接收器处的信号滤波(用于频带选择和信号增强)提供足够的裕度。
[0053]频率仓(bin)(FFT点)的数目可以是任何适当的数目。在一个实施例中，该数目被选择为N=256。这导致OFDM载波的频率分辨率等于4.6875KHz (Fs/N)。注意，诸如采样时钟频率变化的缺陷可能导致载波间干扰(ICI)。在实践中，由大约为频率分辨率的2%的典型采样频率变化导致的ICI是可忽略的。换言之，考虑到发射器和接收器时钟中的±20ppm采样频率，载波漂移可能近似等于48Hz，其近似为所选频率分辨率的1.26%。考虑到这些选择，可以获得每个标准的可用载波的数目，如表2中给出的。
[0054]
【权利要求】
1.一种系统，包括: 检测器，被配置为对经由电力线接收的输入信号中的干扰进行检测，其中所述干扰是由在电力线通信系统中通过所述电力线进行的电力和所述输入信号的传输引起的； 干扰移除器，被配置为使用自适应滤波从所述输入信号中移除所述干扰并且产生输出信号；以及 选择器，被配置为:(i)如果所述检测器检测到所述干扰，则提供所述输出信号给解调器；并且(ii)如果所述检测器没有检测到所述干扰，则旁路所述干扰移除器并将所述输入信号直接连接到所述解调器。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述干扰移除器包括: 带通滤波器，被配置为对所述输入信号进行滤波并且产生经滤波的信号，其中所述带通滤波器具有可适应参数，所述可适应参数用于控制所述带通滤波器的谐振频率； 自适应电路，被配置为自适应地改变所述带通滤波器的所述谐振频率；以及减法器，被配置为使用所述输入信号和所述经滤波的信号来产生误差信号，其中所述误差信号表不所述输出信号。
3.如权利要求2所述的系统，其中所述带通滤波器包括无限脉冲响应(IIR)滤波器。
4.如权利要求3所述的系统，其中所述IIR滤波器中的所述可适应参数被限制于一个范围。
5.如权利要求2所述的系统，其中所述自适应电路被配置为使用最小均方(LMS)规程来改变所述谐振频率。
6.如权利要求2所述的系统，其中所述检测器包括: 能量检测器，被配置为检测所述经滤波的信号中的能量； 比较器，被配置为将所述能量与预定阈值进行比较；以及 标志生成器，被配置为在所述输入信号中存在所述干扰时产生指示符。
7.如权利要求1所述的系统，其中所述干扰移除器被配置为在从5KHz到2MHz的频率范围内操作。
8.一种方法，包括: 对经由电力线接收的输入信号中的干扰进行检测，其中所述干扰是由在电力线通信系统中通过所述电力线进行的电力和所述输入信号的传输引起的； 使用自适应滤波从所述输入信号中移除所述干扰并且产生输出信号； 如果检测到所述干扰，则对所述输出信号解调；以及 如果没有检测到所述干扰，则在不从所述输入信号中移除所述干扰的情况下直接对所述输入信号解调。
9.如权利要求8所述的方法，其中移除所述干扰包括: 使用滤波器对所述输入信号进行滤波； 产生经滤波的信号，其中所述滤波器具有可适应参数，所述可适应参数用于控制所述滤波器的谐振频率； 自适应地改变所述谐振频率；以及 使用所述输入信号和所述经滤波的信号来产生误差信号，其中所述误差信号表示所述输出信号。
10.如权利要求9所述的方法，还包括使用无限脉冲响应(IIR)滤波器来对所述输入信号进行滤波。
11.如权利要求10所述的方法，还包括将所述IIR滤波器中的所述可适应参数限制于一个范围。
12.如权利要求9所述的方法，还包括使用最小均方(LMS)规程来改变所述谐振频率。
13.如权利要求9所述的方法，其中检测所述干扰包括: 检测所述经滤波的信号中的能量； 将所述能量与预定阈值进行比较；以及 指示在所述输入信号中是否存在所述干扰。
14.如权利要求8所述的方法，还包括在从5KHz到2MHz的频率范围内执行所述自适应滤波。
15.—种系统,包括: 干扰消除器，被配置为消除经由电力线接收的输入信号中的干扰，其中所述干扰是由在电力线通信系统中通过所述电力线进行的电力和所述输入信号的传输引起的，并且其中所述干扰消除器包括: 检测器，被配置为对所述 输入信号中的所述干扰进行检测； 干扰移除器，被配置为使用自适应滤波来从所述输入信号中移除所述干扰并且产生输出信号；以及 选择器，被配置为:(i)如果所述检测器检测到所述干扰，则提供所述输出信号给解调器；并且(ii)如果所述检测器没有检测到所述干扰，则旁路所述干扰移除器并将所述输入信号直接连接到所述解调器； 解调器，被连接到所述选择器的输出，其中所述解调器被配置为解调从所述输出信号或所述输入信号获得的分组；以及 解码器，被配置为对所解调的分组解码。
16.如权利要求15所述的系统，其中所述干扰移除器包括: 带通滤波器，被配置为对所述输入信号进行滤波并且产生经滤波的信号，其中所述带通滤波器具有可适应参数，所述可适应参数用于控制所述带通滤波器的谐振频率； 自适应电路，被配置为自适应地改变所述谐振频率；以及 减法器，被配置为使用所述输入信号和所述经滤波的信号来产生误差信号，其中所述误差信号表不所述输出信号。
17.如权利要求16所述的系统，其中所述带通滤波器包括无限脉冲响应(IIR)滤波器，并且其中所述IIR滤波器中的所述可适应参数被限制于一个范围。
18.如权利要求16所述的系统，其中所述自适应电路被配置为使用最小均方(LMS)规程来改变所述谐振频率。
19.如权利要求16所述的系统，其中所述检测器包括: 能量检测器，被配置为检测所述经滤波的信号中的能量； 比较器，被配置为将所述能量与预定阈值进行比较；以及 标志生成器，被配置为在所述输入信号中存在所述干扰时产生指示符。
20.如权利要求15所述的系统，其中所述干扰移除器被配置为在从5KHz到2MHz的频率范围内操作，并且其中 所述解调器包括正交频分复用(OFDM)解调器。
【文档编号】H04B1/71GK103647580SQ201310717158
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2009年6月5日 优先权日:2008年6月6日
【发明者】M·乌马里, K·拉扎兹安, V·V·洛吉诺夫 申请人:马克西姆综合产品公司