接收器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型的各個實施例及其實施方案涉及通信信道上的信息發(fā)送(transmit); 并且特別地，當此信道是電力線時，涉及通過電力線通信（或PLC)的信息發(fā)送;并且更具體 地，涉及當該信號受到窄帶噪聲信號（窄帶干擾源）的影響時，改進在接收時對該等信號的 處理。
【背景技術(shù)】
[0002] 本實用新型的各個實施例及其實施方案與對借助于電力線的通信進行規(guī)定的各 種標準相兼容，特別地但不局限于標準PLC-G3、PRHffi(電力線智能計量演進)或者標準IEEE 190卜2〇
[0003] 電力線通信技術(shù)旨在通過充分利用電力網(wǎng)的現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施來傳輸數(shù)字數(shù)據(jù)。值得 注意的是，該技術(shù)允許實現(xiàn)電表的遠程讀數(shù)、電動車輛與充電終端之間的交換、或者管理和 控制電力網(wǎng)（智能電網(wǎng)）。
[0004] 電力線通信(PLC)技術(shù)特別地并入了借助于窄帶電力線通信的通信(或者N-PLC)， 窄帶電力線通信通常被定義為在不超過500KHZ的發(fā)送頻率下操作的電力線上的通信。
[0005] 因此，N-PLC通信通常使用由歐洲電工標準委員會(CENELEC)或者聯(lián)邦通信委員會 (FCC)特別限定的頻帶。
[0006] 因此，就CENELEC A頻帶（3-95kHz)而言，在PR頂E標準中其發(fā)送頻率介于42KHZ與 89KHz之間，而對于PLC-G3標準該發(fā)送頻率介于35KHz與91KHz之間。
[0007] 在這些頻帶中，通過電力線通信來運載信號的電纜處于非常惡劣的環(huán)境中。它們 特別地經(jīng)受白噪聲、有色噪聲或者噪聲脈沖類型的干擾。此外，它們沒有受到針對任何干擾 的保護。出于此原因，任何FM/AM無線電信號或任何無線通信都可能導致，在窄帶PLC通信所 使用的有用頻帶內(nèi)存在這些信號的諧波。
[0008] 此外，電力網(wǎng)的性質(zhì)和特性是事先未知的，并且隨時間的推移可能發(fā)生變化。因 此，當用戶連接任何給定設(shè)備(例如，吹風機或洗衣機)時，電力線上可能產(chǎn)生干擾。從而，這 樣會導致強頻率諧波的傳播，該諧波可能也位于PLC通信的可用頻帶內(nèi)。
[0009]因此，這種噪聲信號（其通常是窄帶噪聲信號（窄帶干擾源），換言之，具有比有用 信號的頻帶更小的頻帶)會干擾連接到電力線的接收器的同步階段，在此期間，接收器必須 能夠同步，以便特別地定位由該有用信號所運載的符號幀的有用數(shù)據(jù)的開端。
[0010] Brian Michael Donlan于2005年1月31日在美國弗吉尼亞州布萊克斯堡發(fā)表的題 為"Ultra-wideband Narrowband Interference Cancellation and Channel Modeling for Communications"的論文中描述了用于消除超寬帶(UWB)信號中的窄帶噪聲信號(特別 是在頻譜擴展(擴展頻率)的情況下）的各種技術(shù)。
[0011] 本文中提及的一些技術(shù)使用了預(yù)測濾波器，從而，在從所接收的信號中減去噪聲 信號之前，估計此噪聲信號。
[0012] 本文中的提及的信號所呈現(xiàn)的特性，與采用電力線來通信的通信中所使用的信號 非常不同。實際上，UWB信號（以及，特別是采用直接序列擴展頻譜的信號)呈現(xiàn)如下特性:將 所發(fā)送信號的功率擴展到寬的頻帶上，以便將該功率隱匿(bury)在環(huán)境噪聲中或者在其他 通信內(nèi)。因此，UWB信號的功率譜密度(或PSD)通常限定為小于-41dBm/MHz。
[0013] PLC通信中所使用的信號是根據(jù)多載波調(diào)制被調(diào)制的信號，例如，正交載波上的正 交調(diào)制(0FDM調(diào)制：正交頻分多路復(fù)用，根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員通用的術(shù)語），但是僅使用了可 用載波的較大集合中的載波子集。
[0014] 因此，例如，就CENELEC A頻帶而言，在PRIME標準中，反向傅里葉變換的和直接 (direct)傅里葉變換的大小等于512,而僅僅97個副載波(副載波86到182)用于發(fā)送。
[0015] 就CENELEC A頻帶而言，在PLC-G3標準中，反向傅里葉變換和直接傅里葉變換的大 小等于256，而僅僅使用了36個負載波(負載波23到58)。
[0016] 此外，在同步階段期間，重要的是：不得丟失來自信道的任何符號，即便是在信道 受噪聲影響的情況下。 【實用新型內(nèi)容】
[0017] 根據(jù)一個實施例及其實施方案，提供了對來自發(fā)送信道的模擬信號的處理方法， 該處理方法使得能夠改進同步階段的性能特性，無論該模擬有用信號是否受來自至少一個 窄帶噪聲信號的噪聲的影響。
[0018] 根據(jù)另一個實施例及其實施方案，本實用新型的目的也在于改進在同步之后對幀 的剩余部分的解碼的性能特性。
[0019] 根據(jù)一個實施例及其實施方案，為了促進接收器的同步，特別是在有用信號受來 自至少一個窄帶噪聲信號的噪聲的影響時，預(yù)測濾波器的系數(shù)將從信號的自回歸模型在時 域中實時地確定，并且在時域中的由數(shù)字有限脈沖響應(yīng)(或者FIR)濾波器對信號實時地濾 波，該數(shù)字有限脈沖響應(yīng)濾波器的系數(shù)是預(yù)測濾波器的系數(shù)。
[0020] 因此，這與現(xiàn)有技術(shù)中的濾波方法不同，在現(xiàn)有技術(shù)中，在從來自信道的信號中減 去噪聲信號之前，估計該噪聲信號，這就需要在時間和相位兩者上的完美同步，而這在實踐 中難以實現(xiàn)，特別是在如下的相位同步的情況下，對于該相位同步而言重要的是:一方面不 得丟失任何符號，而另一方面不得引入相位誤差。
[0021] 根據(jù)此實施例及其實施方案，替代了首先估計噪聲信號然后減去所估計的噪聲信 號，對來自信道的整個信號進行濾波，而無論該信號是否包含噪聲信號，這就使得能夠執(zhí)行 非相干處理，換言之，在估計噪聲信號的時刻與將此噪聲信號從全局信號中減去的時刻之 間不需要時間和相位上的完美同步。
[0022] 因此，接收器將能夠通過使用經(jīng)濾波的信號和參考信號（例如，已知的信號）來同 步。
[0023] 根據(jù)一個方面，因此，提供了一種對來自發(fā)送信道(例如，電力線）的信道模擬信號 進行處理的方法。
[0024]信道模擬信號能夠包括在可用載波的集合中的子集上調(diào)制的有用信號，例如，符 合PR頂E或G3-PLC標準的有用信號。
[0025]該有用信號根據(jù)幀結(jié)構(gòu)運載至少一個符號幀，并且該有用信號可能受來自至少一 個窄帶噪聲信號的噪聲的影響。
[0026]通常，噪聲信號是包含在有用信號的頻帶內(nèi)的單個頻率下的噪聲尖峰，但是，更一 般地，窄帶噪聲信號是其頻帶小于有用信號的頻帶的噪聲信號。
[0027]因此，在給定時刻，信道模擬信號可能非常完美，不包括任何有用信號或者僅僅包 括至少一個噪聲信號、或者無噪聲的有用信號或者受噪聲影響的有用信號。
[0028] 因此，根據(jù)此方面的方法包括:對信道模擬信號的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換、以及包括濾波處 理的同步處理。
[0029] 例如，待經(jīng)歷該模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換的信道模擬信號，可以是直接來自信道的模擬信 號，或者，在通常的情況下，是由連接到發(fā)送信道的模擬輸入級(特別地，包括帶通濾波器、 低通濾波器和放大器)提供的模擬信號。
[0030] 濾波處理包括:從來自所述模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換的信道數(shù)字信號的自回歸模型，在時域 上實時地確定預(yù)測濾波器的系數(shù)的受限數(shù)量；以及通過其系數(shù)是預(yù)測濾波器的系數(shù)的數(shù)字 有限脈沖響應(yīng)濾波器，在時域上對信道數(shù)字信號實時地進行濾波。
[0031] 對其執(zhí)行濾波處理的信道數(shù)字信號不一定是直接來自模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換的數(shù)字信 號，而是可能例如是來自模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換并且可能已經(jīng)進行了欠采樣的數(shù)字信號。
[0032] 在可用載波集合中的載波子集上調(diào)制的信號，與UWB信號或者具有擴展頻譜的信 號的特性完全不同。實際上，它們確實特別地呈現(xiàn)比UWB信號或者具有擴展頻譜的信號高得 多的功率水平，并且因此優(yōu)選地在濾波期間采取預(yù)防措施，以便避免在不存在窄帶噪聲的 情況下完全濾掉有用信號。
[0033] 確實，特別鑒于可用載波集合(反向或直接傅里葉變換的大?。┲械膬H僅一些載波 用于調(diào)制，濾波器的系數(shù)數(shù)量優(yōu)選地受限，以便避免在不存在噪聲信號的情況下有用信號 衰減過高。
[0034] 換言之，濾波器的系數(shù)的數(shù)量有利地小于或等于所選擇的受限數(shù)量，從而形成有 限脈沖響應(yīng)濾波器;在存在噪聲信號的情況下，該有限脈沖響應(yīng)濾波器的頻率響應(yīng)包括在 噪聲信號的頻帶下的點阻(notch);并且在不存在噪聲信號的情況下，該有限脈沖響應(yīng)濾波 器的頻率響應(yīng)在有用信號的頻帶中以如下方式具有相對平坦的輪廓，從而使得有用信號的 衰減能夠小于所選值，例如6dB，該所選值無疑是取決于具體的應(yīng)用的。
[0035] 系數(shù)的數(shù)量將進一步優(yōu)選地等于該受限數(shù)量，以便更簡便地將具有不同音調(diào)的可 能的若干窄帶噪