一种时域频域拓展方法、系统、设备及存储介质与流程

1.本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种时域频域拓展方法、系统、设备及存储介质。


背景技术：

2.随着电力线载波通信技术的应用越来越广泛，人们对通过电力线媒介进行信息传输的要求也越来越严格。基于ofdm技术的ieee1901、itu-tg.9960、homeplug gp和国家电网电力线传输标准(以下简称为国网标准)应运而生。现有技术中，通常通过拓展时域频域的方式，在一定程度上纠正信道变化，从而防止信道变化时传输鲁棒性过高。具体的，在国网协议中，帧控制和数据采用固定的robo扩展，或采用分集扩展，将同一个信息bit映射到同一个符号内的不同子载波上。上述的robo扩展和分集扩展存在固定的系统开销，无法根据收包率和信道的变化做出调整，且传输速率和传输稳定性较差。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种时域频域拓展方法、系统、设备及存储介质，能够根据信道条件动态调整系统的开销，提升传输速率和传输稳定性。
4.为了达到上述目的，本技术提供如下技术方案：
5.一种时域频域拓展方法，包括以下内容：
6.根据信道条件生成时频域扩展比重；
7.解调帧控制字，提取帧控制字中的时频域扩展控制字；
8.根据时频域扩展比重在时域和频域中分别插入时频域扩展控制字。
9.进一步，所述信道条件包括收包率；
10.根据信道条件生成时频域扩展比重包括：
11.获取信道条件；
12.若收包率低于预设收包率，则生成高于预设比重的时频域扩展比重；
13.若收包率高于预设收包率，则生成低于预设比重的时频域扩展比重。
14.进一步，所述信道条件还包括信道频域干扰性和信道时域干扰性，所述时频域扩展比重包括时域扩展比重和频域扩展比重；
15.根据信道条件生成时频域扩展比重还包括：
16.若信道频域干扰性高于预设干扰性，则提高频域扩展比重；
17.若信道时域干扰性高于预设干扰性，则提高时域扩展比重。
18.进一步，解调帧控制字，提取帧控制字中的时频域扩展控制字包括：
19.通过接收帧前导码进行同步和信道估计，并解调出帧控制字，对帧控制字进行解析，从帧控制字的可变区域的保留字段中获取时频域扩展控制字。
20.进一步，还包括：
21.根据时频域扩展控制字生成时域和频域的扩展位置；
22.在时域和频域的扩展位置分别插入时频域扩展控制字。
23.进一步，还包括：
24.获取帧载荷，对帧载荷进行解调和解码。
25.本发明还公开了一种时域频域拓展系统，包括发射机和接收机：
26.所述发射机用于发送帧控制字，所述帧控制字中附加有时频域扩展控制字；
27.所述发射机还用于根据信道条件生成时频域扩展比重；
28.所述发射机还用于发送帧载荷；
29.所述接收机用于接收和解调帧控制字，并提取帧控制字中的时频域扩展控制字；
30.所述接收机还用于接收帧载荷，并对帧载荷进行解调和解码；
31.所述接收机还用于根据时频域扩展比重在时域和频域中分别插入时频域扩展控制字。
32.本发明还公开了一种时域频域拓展设备，包括计算机可读存储介质和处理器，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现上述时域频域拓展方法。
33.本发明还公开了一种时域频域拓展存储介质，用于存储计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被执行时实现上述时域频域拓展方法。
34.本发明的原理及优点在于：
35.本发明技术方案中，根据收包率、信道频域干扰性和信道时域干扰性，分别针对时域的频域的扩展比重进行调整，从而调整了系统开销，相对于采用robo扩展和分集扩展而言，本方案中采用的时频域扩展方法的灵活性更高，更加具有针对性的纠正了信道变化，进一步提升了传输速率和传输稳定性。综上，采用本方案，能够根据信道条件动态调整系统的开销，提升了扩展灵活性、传输速率和传输稳定性。
附图说明
36.图1为本发明一种时域频域拓展方法实施例中的流程图；
37.图2为本发明实施例中的示例帧格式；
38.图3为本发明实施例中的示例帧的控制字的生成流程图；
39.图4为本发明实施例中的示例帧的控制字的格式；
40.图5为本发明实施例中发射机的数据发送步骤的流程图；
41.图6为本发明实施例中接收机的数据接收步骤的流程图。
具体实施方式
42.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
43.实施例1：
44.一种时域频域拓展系统，包括发射机和接收机，本实施例中，发射机和接收机之间采用本技术的导频自适应方法进行数据通信。
45.如图2所示，一个完整的帧由若干个帧前导码符号、若干个帧控制符号和若干个帧载荷符号组成。其中，帧前导码是一段已知的序列，并且按照一定频率间隔可用频段；帧控制字包含帧的控制信息，占据所选的全部子载波；帧载荷包含帧的有效数据和导频，占据频
段的全部的子载波。
46.发射机用于生成并发送帧控制字，所述帧控制字中附加有时频域扩展控制字。
47.具体的，首先生成帧控制字：如图3所示，图3示出了本实施例的示例帧的控制字的生成过程，帧控制字共计16bytes，经过turbo编码后成为32bytes。编码后的帧控制字经过信道交织和分集拷贝后，根据拷贝次数和可用频段的子载波数目确定帧控制字可占用的符号个数。且所述帧控制字中附加有时频域扩展控制字，如图4所示，图4示出了本实施例中的示例帧的控制字的格式，帧控制字由定界符类型、网络类型、网络标识、可变区域、标准版本号和帧控制校验序列等组成，其中可变区域包含有保留字段。本实施例中对保留字段进行了扩展，使之包含时频域扩展控制字。
48.然后进行帧控制字的发送：发射机在发送帧前导码、帧控制字和帧载荷时，采用系统规定的频段，在帧控制字中附加时频域扩展控制字，同时在生成帧载荷符号时，根据时频域扩展控制字，在频域进行频域载波扩展，再经过fft变换到时域，在时域进行时域符号扩展。
49.所述发射机还用于根据信道条件生成时频域扩展比重；具体的，所述信道条件包括收包率、信道频域干扰性和信道时域干扰性，所述时频域扩展比重包括时域扩展比重和频域扩展比重。首先，获取信道条件，若收包率低于预设收包率，则生成高于预设比重的时频域扩展比重；若收包率高于预设收包率，则生成低于预设比重的时频域扩展比重；若等于则生成等于预设比重的时频域扩展比重。生成初始的时域扩展比重和频域扩展比重后，根据信道频域干扰性和信道时域干扰性进行进一步的比重调整，具体的，若信道频域干扰性高于预设干扰性，则按照预设比例提高频域扩展比重；若信道时域干扰性高于预设干扰性，则按照预设比例提高时域扩展比重。
50.所述发射机还用于发送帧载荷。
51.所述接收机用于接收和解调帧控制字，并提取帧控制字中的时频域扩展控制字。
52.所述接收机还用于接收帧载荷，并对帧载荷进行解调和解码。
53.所述接收机还用于根据时频域扩展比重在时域和频域中分别插入时频域扩展控制字。
54.如图1所示，本实施例中的一种时域频域拓展方法，包括以下内容：
55.数据发送步骤：发射机在发送帧前导码、帧控制字和帧载荷时，在帧控制字附加约定好时频域扩展控制字，同时在数据符号的频域按照频域扩展控制字的要求进行频域扩展，在时域按照时域扩展控制字的要求进行时域扩展。
56.数据接收步骤：接收机接收和解调帧控制字，并提取帧控制字中的时频域扩展控制字；然后在接收数据符号时，利用时域扩展控制字在时域进行符号数据的扩展合并，利用频域扩展控制字在频域进行载波数据的合并。
57.如图5所示，所述数据发送步骤具体包括：
58.发射机根据信道条件生成时频域扩展比重；具体的，发射机获取信道条件，所述信道条件包括收包率、信道频域干扰性和信道时域干扰性，所述时频域扩展比重包括时域扩展比重和频域扩展比重。发射机基带处理流程分为帧控制处理和帧载荷处理两部分，对于帧控制的处理，发射机根据电力线载波通信系统可用的频段进行帧控制字的生成，同时将帧载荷生成需要的时频域扩展控制字嵌入帧控制可变区域的保留字段。
59.发射机可以根据接收端反馈的信道条件决定时频域扩展控制方法。首先，获取信道条件，若收包率低于预设收包率，则生成高于预设比重的时频域扩展比重；若收包率高于预设收包率，则生成低于预设比重的时频域扩展比重。生成初始的时域扩展比重和频域扩展比重后，根据信道频域干扰性和信道时域干扰性进行进一步的比重调整，具体的，若信道频域干扰性高于预设干扰性，则提高频域扩展比重；若信道时域干扰性高于预设干扰性，则提高时域扩展比重。
60.然后发射机采用分集拷贝的方式进行帧控制字的复制，在所述的帧控制字复制完成后，将其通过调制、ifft、循环移位和加窗后处理且发送出去。
61.发射机按照帧控制字中的时频域扩展控制字的扩展比重，在频域将帧载荷调制到电力线载波通信系统约定好的子载波上面进行发送，进行频域扩展，再在时域按照时域的扩展比重进行时域扩展。
62.如图6所示，数据接收步骤包括：
63.接收机接收并解调帧控制字，并提取帧控制字中的时频域扩展控制字；具体的，接收机通过接收帧前导码进行同步和信道估计，并解调出帧控制字，对帧控制字进行解析，从帧控制字的可变区域的保留字段中获取时频域扩展控制字。本实施例中，接收机对于帧控制字的解调包括分集合并、信道解交织、turbo译码。接收机在解调出帧控制字后，按照协议规定对帧控制字进行解析，获取时频域扩展控制字。具体的，接收机帧解析帧控制字，接收机在成功解调出帧控制字后，按照协议规定对帧控制字进行解析，以获得解调帧载荷的必要信息。在帧控制字的解析中，会获取帧载荷符号的时频域扩展控制字。
64.接收机在接收数据符号时，利用时域扩展控制字在时域进行符号数据的扩展合并，利用频域扩展控制字在频域进行载波数据的合并。
65.在完成时域扩展合并和频域扩展合并后，接收机对帧载荷进行解调和解码，获取帧载荷。
66.接收机在解调出帧控制字后获取的时频域扩展控制字，得到频域的扩展位置和时域的扩展位置，接收机在时域的扩展位置进行扩展合并，在频域的扩展位置进行扩展合并。扩展合并时，根据时频域扩展比重在时域和频域的扩展位置中分别插入时频域扩展控制字。
67.本实施例还公开了一种时域频域拓展设备，包括计算机可读存储介质和处理器，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现上述时域频域拓展方法。
68.本实施例还公开了一种时域频域拓展存储介质，用于存储计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被执行时实现上述时域频域拓展方法。
69.其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。可读存储介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器（rom，read-onlymemory）、随机存取存储器（ram，randomaccessmemory）、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
70.以上的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通
技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本技术给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本技术的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

技术特征：
1.一种时域频域拓展方法，其特征在于：包括以下内容：根据信道条件生成时频域扩展比重；解调帧控制字，提取帧控制字中的时频域扩展控制字；根据时频域扩展比重在时域和频域中分别插入时频域扩展控制字。2.根据权利要求1所述的时域频域拓展方法，其特征在于：所述信道条件包括收包率；根据信道条件生成时频域扩展比重包括：获取信道条件；若收包率低于预设收包率，则生成高于预设比重的时频域扩展比重；若收包率高于预设收包率，则生成低于预设比重的时频域扩展比重。3.根据权利要求1所述的时域频域拓展方法，其特征在于：所述信道条件还包括信道频域干扰性和信道时域干扰性，所述时频域扩展比重包括时域扩展比重和频域扩展比重；根据信道条件生成时频域扩展比重还包括：若信道频域干扰性高于预设干扰性，则提高频域扩展比重；若信道时域干扰性高于预设干扰性，则提高时域扩展比重。4.根据权利要求1所述的时域频域拓展方法，其特征在于：解调帧控制字，提取帧控制字中的时频域扩展控制字包括：通过接收帧前导码进行同步和信道估计，并解调出帧控制字，对帧控制字进行解析，从帧控制字的可变区域的保留字段中获取时频域扩展控制字。5.根据权利要求1所述的时域频域拓展方法，其特征在于：还包括：根据时频域扩展控制字生成时域和频域的扩展位置；在时域和频域的扩展位置分别插入时频域扩展控制字。6.根据权利要求1所述的时域频域拓展方法，其特征在于：还包括：获取帧载荷，对帧载荷进行解调和解码。7.一种时域频域拓展系统，包括发射机和接收机，其特征在于：所述发射机用于发送帧控制字，所述帧控制字中附加有时频域扩展控制字；所述发射机还用于根据信道条件生成时频域扩展比重；所述发射机还用于发送帧载荷；所述接收机用于接收和解调帧控制字，并提取帧控制字中的时频域扩展控制字；所述接收机还用于接收帧载荷，并对帧载荷进行解调和解码；所述接收机还用于根据时频域扩展比重在时域和频域中分别插入时频域扩展控制字。8.一种时域频域拓展设备，包括计算机可读存储介质和处理器，其特征在于：所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-6中任一项所述的时域频域拓展方法。9.一种时域频域拓展存储介质，用于存储计算机可执行指令，其特征在于：所述计算机可执行指令在被执行时实现上述权利要求1-6中任一项所述的时域频域拓展方法。

技术总结
本发明涉及通信技术领域，尤其是一种时域频域拓展方法、系统、设备及存储介质，所述时域频域拓展方法包括以下内容：根据信道条件生成时频域扩展比重；解调帧控制字，提取帧控制字中的时频域扩展控制字；获取帧载荷，对帧载荷进行解调和解码；根据时频域扩展控制字生成时域和频域的扩展位置；根据时频域扩展比重在时域和频域的扩展位置分别插入时频域扩展控制字。本发明提供的一种时域频域拓展方法、系统、设备及存储介质，能够根据信道条件动态调整系统的开销，提升传输速率和传输稳定性。提升传输速率和传输稳定性。提升传输速率和传输稳定性。


技术研发人员：孙嵩松
受保护的技术使用者：重庆物奇科技有限公司
技术研发日：2023.01.15
技术公布日：2023/9/23