一种宽窄带结合的OFDM通讯方法及系统与流程

本发明涉及无线通讯领域，特别涉及一种ofdm通讯系统抗干扰的方法，是一种宽窄带结合的ofdm通讯方法及系统。

背景技术：

ofdm(orthogonalfrequencydivisionmultiplexing)即正交频分复用技术。ofdm技术可以在很宽的带宽上进行多个子信道并行通讯，相对于传统的窄带系统，ofdm被认为是一种宽带通讯技术。这种技术的优点是充分利用子信道的正交频率特性，可以把被噪声污染或者衰减太大的子信道滤除，利用剩余信道保证通讯。ofdm多载波调制的一种。其主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰ici。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。

采用ofdm技术的通讯系统如图1所示：发射端的数字信号经过编码-数字调制-串并变换-ifft-并串变换-加循环前缀-数模转换---信道---模数转换-去循环前缀-串变变换-fft-并串转换-数字解调-解码形成接收端的数字信号输出。上面ifft(inversefastfouriertransform)是快速傅里逆变换，fft(fastfouriertransform)是快速傅里变换。

然而实际系统在实现时会受到模拟数字转换a/d(模数转换)器件的精度限制，影响通讯效果。在目前技术条件下，通常ofdm系统的a/d器件位数是10-14bit，有一定的量化误差。在极端情况下，比如某一频点噪声幅度远超过信号幅度，a/d采样因为噪声而接近饱和，信号的采样误差会严重影响通讯。这种情况在电力线通讯系统或者被干扰的军事无线系统下是一种常见的阻塞机制。

技术实现要素：

本发明针对目前ofdm系统会由于在某一点噪声幅度运超过信号幅度，a/d采样因为噪声而接近饱和，信号的采样误差会严重影响通讯的不足，提供一种宽窄带结合的ofdm通讯方法和通讯系统。

本发明的技术方案是：一种宽窄带结合的ofdm通讯方法，在接收端包括模数转换的步骤、fft步骤和解码步骤；还包括噪声干扰识别和评估的步骤、窄带噪声滤波的步骤；

所述的噪声干扰识别和评估的步骤包括：

在fft步骤后对每个子信道的信号强度进行检测；

在解码步骤后确认信道空闲而信道信号强度强的则该信道带有高分量噪声信道；

所述的窄带噪声滤波步骤中滤除带有高分量噪声信道。

本发明是一种在ofdm通讯系统的接收端检测如果某个信道是高噪声信道，就选择合适的窄带滤波器滤除该信道的频率的方法，以克服某一点噪声幅度运超过信号幅度，a/d采样因为噪声而接近饱和，信号的采样误差会严重影响通讯的不足。

进一步的，上述的宽窄带结合的ofdm通讯方法中：还包括向接收端发送端发送通知让发送端不再使用高分量噪声信道发送信号的步骤。

进一步的，上述的宽窄带结合的ofdm通讯方法中：在所述的窄带噪声滤波步骤中：根据带有高分量噪声信道的宽度和位置设置滤波器：如果高分量噪声信道在整个ofdm信道的低频部分，则采用高通滤波器；如果高分量噪声信道在整个ofdm信道的高频部分，则采用高通滤波器；如果高分量噪声信道在整个ofdm信道的中频部分，则采用高带阻波器。

本发明还提供一种宽窄带结合的ofdm通讯系统，该系统包括接收装置，所述的接收装置中包括模数转换器、fft装置和解码器，还包括噪声干扰识别和评估装置、窄带滤波装置、滤波投入控制装置；

所述的噪声干扰识别评估装置包括对所述的fft装置输出的各信道信号强度进行检测的检测装置、对解码器的输出进行判断是否是空闲信道的判断机构、与检测装置和判断机构相连的处理器，所述的处理器确定信号强度强的空闲信道为高分量噪声信道；

滤波投入控制装置控制投入滤除高分量噪声信道的窄带滤波装置加入到所述的模数转换器之前。

本发明的ofdm通讯系统中，如果检测到有信道是高噪声信道则使用窄带滤波器滤除。

进一步的，上述的宽窄带结合的ofdm通讯系统中：还包括将高分量噪声信道通知到接收端的通知装置。

进一步的，上述的宽窄带结合的ofdm通讯系统中：所述的窄带滤波装置包括采用自校准rc滤波器、开关电容滤波器构建的可调式低通、高通、带阻、带通滤波器。

下面结合具体实施例对本发明作较为详细的描述。

附图说明

图1为ofdm通讯系统框图。

图2为本发明宽窄带结合的ofdm通讯系统原理框图。

图3是本发明宽窄带结合的ofdm通讯系统接收器的原理图。

图4是本发明宽窄带结合的ofdm通讯系统接收器噪声干扰识别评估机构原理图。

具体实施方式

实施例1，如图2和图3所示，本实施例是一种宽窄带结合的ofdm通讯系统，在宽带ofdm系统基础上，利用模拟的窄带滤波机制，将造成阻塞的噪声信号滤除到带外，以损失带宽为代价，保证通讯的可达性。由于模拟窄带滤波，尤其是多阶窄带滤波陡峭的滤波特性，可以把多数的噪声分量隔离，遗留的少量噪声对ofdm系统的影响变得很低甚至可以忽略。与ofdm利用正交特性过滤失效信道的机制不同，本实施例主要利用窄带滤波措施，滤除高分量的阻塞噪声，解决ad子系统由于精度限制，在高分量噪声下的阻塞问题。

在宽带ofdm系统的接收装置中包括模数转换器、去循环前缀装置、串并变换器、fft装置、并串转换器、数字解调器和解码器的甚而上增加噪声干扰识别和评估装置、窄带滤波装置、滤波投入控制装置。

其中：噪声干扰识别评估装置如图4所示，可以利用ofdm技术固有的fft傅里叶变换机制，识别高分量窄带噪声频段，并评估哪些噪声可能造成阻塞。噪声干扰识别评估装置包括对所述的fft装置输出的各信道信号强度进行检测的检测装置、对解码器的输出进行判断是否是空闲信道的判断机构、与检测装置和判断机构相连的处理器，处理器确定信号强度强的空闲信道为高分量噪声信道；噪声干扰识别评估装置的功能就是检测到某个空闲信道是高噪声信道，确定该主道需要滤除。

本实施例的噪声干扰识别评估装置中：当噪声的幅度接近或者超过a/d的最大输入幅度，导致agc自动增益控制需要产生负增益，系统有阻塞的风险。

ofdm技术固有的fft傅里叶变换机制可以识别各子通道的信号强度，当确认信道空闲的时候，带有高分量噪声的信道可被识别出来。

滤波投入控制装置控制投入滤除高分量噪声信道的窄带滤波装置加入到模数转换器之前。

本实施例中，窄带滤波装置也称窄带滤波器，设置在通讯系统接收端低噪放大器之后，模转换器之前，将高噪声的信道直接滤除，可以采用自校准rc滤波器，开关电容滤波器等，构建可调式低通，高通，带阻，带通等模拟滤波器，实现多阶级联。

滤波投入控制装置根据阻塞噪声的位置和带宽，控制模拟滤波子系统的投入。当窄带阻塞噪声出现在信号通带的中间时，使用带阻滤波器，利用阻带特性将噪声频带衰减掉。当窄带阻塞噪声出现在信号通带一侧或者两端，根据情况使用高通，低通或者带通滤波器，使信号通过，衰减噪声。

本实施例中，利用ofdm多个子通道通讯的特点，虽然滤除阻塞噪声的同时也屏蔽了部分子信道，但是总体通讯效果得到了保障，避免阻塞引起的通讯距离大幅下降。

本实施例是一种在电力线载波通信中的宽窄带结合的ofdm通讯系统，如图2所示，ofdmmodem采用g3plc芯片atmelatpl250a，实现噪声干扰识别评估的微处理器系统选用st公司stm32系列arm处理器，窄带滤波子系统选用maxim公司max262或者max275。

本实施例中，噪声干扰识别评估装置检测到干扰强度太大的空闲信道（可能造成adc饱和），然后通过ofdm的fft变换功能确定噪声出现的频率和大致带宽。然后滤波投入控制装置根据噪声特点确定使用高通，低通，带通，或者带阻方式工作，并设定工作参数。窄带滤波子系统采用可编程开管电容或者rc滤波器根据设置的参数进行滤波，可将阻塞噪声衰减数十db。ofdm系统自动识别可用信道，恢复通讯，避免被强噪声阻塞，提高了通讯效果。

本实施例的宽窄带结合的ofdm通讯系统的通讯过程如下：

在开始通信时建立握手信号，在发射端通过编辑依次只在一个信道发送有效的握手数据信号，其余信道为空闲信道。

在接收端接收后通过低噪放大器放大、进入到ad转换器进行ad转换，然后根据协议去掉循环前缀，进行串并变换形成各并联的正交信道，分别在fft中做快速博里叶变换后，检测各正交信道的信号强度同时进行串变换，数字解调、最后解码，解码以后判断空闲信道，这里解码后可以知道只有一个信道能解码出握手信号，其它信道均是空闲信道，如果此时，某一空闲信道的信号强度超过这个有握手信号的信道，则认为这个信道是高噪声信道，在以后的通信中可以不使用这个信道通信，控制在低噪放大后进行窄带滤波，根据带有高分量噪声信道的宽度和位置设置滤波器：如果高分量噪声信道在整个ofdm信道的低频部分，则采用高通滤波器；如果高分量噪声信道在整个ofdm信道的高频部分，则采用高通滤波器；如果高分量噪声信道在整个ofdm信道的中频部分，则采用高带阻波器。