(高清版)GBT 40786.1-2021 信息技术 系统间远程通信和信息交换 低压电力线通信 第1部分：物理层规范

信息技术系统间远程通信和信息交换低压电力线通信第1部分：物理层规范国家标准化管理委员会IGB/T40786.1—2021前言 12规范性引用文件 13术语和定义 14符号和缩略语 34.1符号 34.2缩略语 45物理层 55.1系统概述 55.2物理编码子层(PCS) 65.3物理媒体附属子层(PMA) 5.4物理媒体相关子层(PMD) 附录A(规范性)LFSR生成的伪随机比特序列 附录B(规范性)物理层控制域 附录C(规范性)LDPC码循环矩阵 附录D(规范性)LDPC码校验矩阵 附录E(资料性)国际业余无线电频段 Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件是GB/T40786《信息技术系统间远程通信和信息交换低压电力线通信》的第1部分。GB/T40786已经发布了以下部分：——第1部分：物理层规范；——第2部分：数据链路层规范。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由全国信息技术标准化技术委员会(SAC/TC28)提出并归口。本文件起草单位：中国电子技术标准化研究院、清华大学、北京卓越信通电子股份有限公司、深圳市海思半导体有限公司、深圳市中兴微电子技术有限公司、青岛东软载波科技股份有限公司、安徽德诺科技股份公司、深圳市力合微电子股份有限公司、中国电力科学研究院有限公司、威胜信息技术股份有限公司、北京全电智领科技有限公司、深圳市国电科技通信有限公司。GB/T40786《信息技术系统间远程通信和信息交换低压电力线通信》借鉴了国际主流标准的组帧及数据传输方法和协议架构，主要对宽带电力线通信网络组网、管理维护、安全机制、邻居干扰协调、资源调度等部分进行了描述。本文件拟由两个部分构成。——第1部分：物理层规范。目的在于规范适用于复杂恶劣环境中低压电力线通信技术中的物理层协议。——第2部分：数据链路层规范。目的在于规范宽带低压电力线通信网络拓扑、设备数据链路层协议栈结构、数据链路层帧格式和管理消息格式、基于信标的竞争和非竞争的信道访问机制、网络准入及退出机制、网络管理及维护流程、路由及拓扑管理协议、安全机制等低压电力线通信技术内容。5.4.9与“基于APSK星座图的星座映射方法、编码调制方法及系统”“一种多码率LDPC码的构造方法”“基于比特映射的编码调制方法及其对应解调解码方法”“时域同步正交频分复用系统的时域加窗方法及装置”“基于非对等训练序列填充块传输系统的迭代信道估计方法及装置”“TDS-OFDM中功率受限频段的功率抑制方法及装置”“数字通信系统中的帧同步序列生成方法及装置”相关的专利使用。本文件的发布机构对于该专利的真实性、有效性和范围无任何立场。该专利持有人已向本文件的发布机构保证，他愿意同任何申请人在合理且无歧视的条款和条件下，就专利授权许可进行谈判。该专利持有人的声明已在本文件的发布机构备案。相关信息可以通过以下联系方式获得：1.201110099872.4《基于APSK星座图的星座映射方法、编码调制方法及系统》电子邮件：fangyang@2.201210272811.8《一种多码率LDPC码的构造方法》3.201210460943.3《时域同步正交频分复用系统的时域加窗方法及装置》4.201210529973.5《基于非对等训练序列填充块传输系统的迭代信道估计方法及装置》5.201310027786.1《TDS-OFDM中功率受限频段的功率抑制方法及装置》V6.201310037606.8《数字通信系统中的帧同步序列生成方法及装置》请注意除上述专利外，本文件的某些内容仍可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的1信息技术系统间远程通信和信息交换低压电力线通信第1部分：物理层规范本文件规定了一种宽带低压(1kV以下)电力线通信系统物理层的功能模块、传输通信协议和编码调制方式等。本文件适用于利用低压电力线作为通信媒体的物理层设备的设计、制造、使用及维护。2规范性引用文件本文件没有规范性引用文件。3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。物理层帧physicallayerframe物理层传输的基本单元，包含前导符号、控制域和数据域。物理编码子层physicalcodingsub-layer连接MAC层和PMA,实现MPDU与物理层帧比特流的相互转换。物理层管理physicallayermanagement控制系统物理层所包含的物理编码子层(PCS)、物理媒体附属子层(PMA)和物理媒体相关子层(PMD)三个主要功能子层的模块。位于物理帧前导符号之后、数据域之前的物理层帧头部分，用于控制物理层帧传输模式与物理层帧结构，包含控制物理层帧类型、帧结构、传输模式等物理层帧相关控制比特域，以及与DLL的控制接口数据子帧datasub-frame物理层数据域中传输数据的基本单元。控制子帧controlsub-frame物理层控制域中传输控制信令的基本单元。由整数个数据子帧组成，携带需要传输的MPDU信息。2线性反馈移位寄存器linearfeedbackshiftregister给定前一状态的输出，将该输出的线性函数再用作输入的移位寄存器。通过特定的技术手段实现某些频段上的信号功率低于预设值。将时域待发送信号与特定窗函数相乘。循环后缀cyclicpostfix将时域待发送信号的前面部分复制到信号尾部。位于物理层MSG帧的控制域之后、数据域之前，用于更加精细的信道估计的附加子帧。物理媒体附属子层physicalmediumattachmentsub-layer连接PCS和PMD,实现物理层帧比特流和子帧之间的相互转换。连接PMA和电力线媒体，实现子帧和电力线信号的相互转换。屏蔽子载波maskedsub-carrier用于非数据传输的子载波，包括永久屏蔽子载波和区域屏蔽子载波。永久屏蔽子载波permanentlymaskedsub-carrier区域屏蔽子载波regionallymaskedsub-carrier在特定区域用于非数据传输，但在其他区域可传输数据的子载波。允许在满足PSD要求的前提下传输数据的子载波，包括活跃子载波和不活跃子载波。活跃子载波activesub-carrier可用于加载1个以上的数据比特，实现数据传输的子载波。不活跃子载波inactivesub-carrier不用于加载数据比特进行传输的子载波，其上的信噪比一般较低，可以用于测量或其他辅助应用，3如用于发射信号成型等。划分数据子帧比特流的单位；由连续的N个比特组成。注：在子载波映射时，一个资源粒子中的比特填充到一簇子载波，即完全填充整数个子载波，同一簇子载波加载相同数目的比特并采用相同的星座映射。每个资源粒子映射到特定的子载波，单个子载波加载一个或者多个比特。允许同一数据子帧内不同标号的子载波加载不同数目的比特、采用不同的星座映射。比特置换bitpermutation有限个比特按照顺序排列成一组，对组内比特的顺序进行调整。不支持比特加载技术，不支持资源粒子划分，所有SSC均加载相同数目的比特并采用相同的星座支持比特加载技术，支持资源粒子划分，每个资源粒子包含N个比特，每簇子载波根据BAT加载对应数目的比特。注：仅在星座映射不支持1024APSK时允许采用一般模式。支持比特加载技术，支持资源粒子划分，每个资源粒子包含N个比特，每簇子载波根据BAT加载对应数目的比特。注：仅在星座映射支持1024振幅移相键控(APSK)时允许采用高速模式。支持比特加载技术，不支持资源粒子划分，每个子载波根据BAT加载对应数目的比特。4符号和缩略语下列符号适用于本文件。KLpPc:信息比特长度NLpp:编码比特长度RLpPc:码率G₂:LDPC生成矩阵G::G₄第i行第j列的循环矩阵H₉:LDPC校验矩阵4H::H第i行第j列的循环矩阵E..:H:.;的偏移地址b:H:的行数或列数C:交织器矩阵N.:交织器矩阵C列数N,:交织器矩阵C行数G:行内交织参数m:加载比特数目Ncr:控制子帧数目kcr:控制子帧所能携载的最大控制信息比特数NcFREP:控制信息比特流重复次数NcFLDPC:控制信息比特流的LDPC编码码长NpF:数据子帧数目kpr:数据子帧所能携载的最大数据域比特数Np:数据域比特流包含的LDPC码字个数NpFLDPC:数据域比特流的LDPC编码码长Fx:子载波间隔Fc:系统中心频率N:子载波数Nssc:SSC的数目Nisc:ISC的数目N:一个资源粒子的比特数NE:数据子帧中的资源粒子数p:比特置换图样PHYH:控制域核心部分的长度S:填充未满加载SSC的LFSR的初始化种子M:星座映射阶数gk:功率控制参数4.2缩略语下列缩略语适用于本文件。ACE附加信道估计(AdditionalChannelEstimation)APSK幅度相移键控(AmplitudePhaseShiftKeying)ASC活跃子载波(ActiveSub-Carrier)BAT比特分配表(BitAllocationTable)BPSK二进制相移键控(BinaryPhaseShiftKeying)CE信道估计(ChannelEstimation)CP循环前缀(CyclicPrefix)DLL数据链路层(DataLinklayer)5FECFTIDFT离散傅里叶反变换(InverseDiscreteFourierTransform)IFFT快速傅里叶反变换(InverseFastFourierTransform)ISC不活跃子载波(InactiveSub-Carrier)LDPC低密度奇偶校验码(Low-DensityParity-Check)LFSR线性反馈移位寄存器(LinearFeedbackShiftRegister)LM反相长训练序列(LongTrainingSequenceMirror)LSB最低有效位(LeastSignificantBit)MAC媒体访问控制(MediumAccessControl)媒体相关接口(Medium-DependentInterface)MII媒体无关接口(Medium-IndependentInterface)MPDUMAC层协议数据单元(MediaAccessControlProtocolDataUnit)MSB最高有效位(MostSignificantBit)屏蔽子载波(MaskedSub-Carrier)NU-APSK非均匀幅度相移键控(Non-UniformedAmplitudePhaseShiftKeying)NU-QAM非均匀正交幅度调制(Non-UniformedQuadratureAmplitudeModulation)OFDM正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)PCS物理编码子层(PhysicalCodingSub-layer)PHYPMA物理媒体附属子层(PhysicalMediumAttachmentSub-layer)PMD物理媒体相关子层(PhysicalMediumDependentSub-layer)PMSC永久屏蔽子载波(PermanentlyMaskedSub-Carrier)PN伪随机噪声(PseudorandomNoise)PR优先级分辨(PriorityResolution)PSD功率谱密度(PowerSpectralDensity)准循环低密度奇偶检测码(Quasi-CyclicLow-DensityParity-Check)QPSK正交相移键控(QuadraturePhaseShiftKeying)RMSC区域屏蔽子载波(RegionallyMaskedSub-Carrier)扰码器初始化(ScramblerInitialization)加扰长训练序列(ScrambledLongTrainingSequence)支持子载波(SupportedSub-Carrier)TRM传输模式(TransmissionMode)TXOP竞争传输机会(TransmissionOpportunity)5物理层5.1系统概述物理层为上层业务提供传输通道，可支持一路或多路业务。物理层功能模块划分如图1所示。MII是物理层与MAC层之间的划分参考点，MDI是PHY层与传输媒体之间的划分参考点。物理层6划分为三个主要的功能子层：PCS、PMA和PMD。控制三个主要功能子层的模块是物理层管理。在发射端，来自于MAC的数据以MPDU的格式经由MIⅡ进入物理层。物理层接收到MPDU后，在PCS将MPDU映射到物理层帧比特流，在PMA进行扰码、FEC编码、比特交织、比特分割到子帧等操作得到控制子帧比特流和数据子帧比特流，在PMD实现载波映射、比特置换、比特填充、星座映射、OFDM调制、加窗、插入前导、上变频等操作得到射频信号，经MDI耦合到电力线媒体上。在接收端，接收到的射频信号从电力线媒体经MDI进入物理层，在物理层实现解调解码后，将得到的MPDU经MⅡ传送给MAC层。物理层物理层管理MII制信号制信导PMD(载波映射、比特置换、比特填充、星座映射、PMD控制信号MD]电力线媒体OFDM调制、加窗、插入前导、上变频)图1物理层功能模块5.2物理编码子层(PCS)PCS的功能模块如图2所示。MIDUMPDUMⅡ·物理层管理映射复用制信息MPDJ解映射提取帧控制信息PCS控制信号物理帧比特流物理帧图2PCS功能模块7在发送端，来自MAC层的MPDU被映射到物理层帧的数据域比特流(见5.2.9)。根据MAC层数据生成控制信息比特流，控制信息比特流与数据域比特流复用合成为一路待发送的物理层帧比特流，随后将待发送物理层帧比特流送入PMA做进一步的数据处理。在接收端，接收机对来自PMA的控制信息比特流和数据域比特流进行分离后，根据数据域比特流恢复出MPDU,并经由MⅡ传送到MAC层。5.2.2物理层帧结构系统的物理层帧结构如图3所示。物理层帧结构基本单元为物理层帧，每个物理层帧包含前导符号、控制域和数据域。前导符号不携带任何业务数据，主要用于辅助接收机同步、信道估计、载波检测、OFDM符号校准等。控制域由整数个控制子帧组成，其主要功能是承载帧控制信息，包括物理层帧的具体配置信息、信号解调和解码所需系统参数、快速实时信息等。数据域由整数个数据子帧组成，携带需要传输的MPDU信息。前导控制域数据域图3物理层帧结构5.2.3物理层帧类型支持多种物理层帧类型，不同类型的物理层帧用于实现不同的用途。表1规定了本文件支持的物理层帧类型及其描述。物理层帧类型由控制域中的FT参数表示。表1物理层帧类型帧类型控制域数据域描述BEACON有有信标，净荷包含一个MPDUMSG有有携带用户数据和/或管理数据，净荷包含一个MPDUACK有无确认帧，相关ARQ数据由帧头携带有无发送请求帧，相关ARQ数据由帧头携带无允许发送帧，相关ARQ数据由帧头携带有有探测帧，净荷包含一个探测信号，用于发射探测信号ACKRQ有无ACK重发请求帧，相关数据由帧头携带有有双向消息帧有有双向确认帧有无帧类型扩展注：帧中存在数据域与否取决于帧类型的定义。前导符号辅助实现接收机信号突发检测、自动增益控制、同步、频偏估计、信道估计、检测帧边界等。前导符号在每个物理层帧的开始位置，由主序列和辅助序列两个部分组成，如图4所示。前导符号的第8GB/T40786.1—2021一部分由10个长为512个时域采样点的已知训练序列及其循环前缀CP1构成，训练序列包括LT、LM和SLT三种，其中LM序列由LT序列在时域乘以—1(即相移π)得到，SLT序列由LT序列在时域乘以旋转因子(一1)”得到；第二部分由2个长为512的CE序列及其长为256的循环前缀CP2构成。主序列及辅助序列的生成方法见。主序列个数：10辅助序列个数：2图4物理层帧前导符号总体结构前导符号生成方法主序列中的LT、LM和SLT三种序列的生成方式如下：LT序列的生成方式为：对长度为1024、仅在偶数子载波上非零、在奇数子载波上为零的频域伪随机序列L;做1024点的IFFT变换，得到长为1024的1段序列，由于IFFT的性质，该时域序列等价于时域的2段相同的长为512的LT序列，其子载波间隔为净荷子载波的4倍；将这2段LT序列在时域再次扩展复制2次，得到共6段相同的LT序列。L;的各偶数非零子载波对应取值由线性反馈移位寄存器(LFSR)生成。LFSR生成器采用的生成多项式为g(x)=xl³+x⁴+x³+x¹+1,如图5所示。LFSR的最高有效位(MSB)b₁₂输出用于决定当前子载波的取值，其映射关系见表2;每指定1个子载波的取值，LFSR应右移1位(即向LSB方向移1位),同时LFSR产生的反馈比特从最高有效位(MSB)b₂输入。LFSR共生成长度为512的伪随机比特序列BLFsR,LFSR的生成种子可任意选定，作为优选，以b₁₂bu…b₀=(0101100110110)。为种子生成比特序列，其生成的比特序列BLsR应符合附录A中A.1的要求；依据给定的比特相位映射表2,将BLrsR映射为恒模二值序列SLsR;将SLrsR的共512个值依次分配给频域伪随机序列L;的偶数子载波对应位置上，见公式(1)。k——子载波序号。最高有效位MSB比特输出图5线性反馈移位寄存器LFSR生成伪随机比特序列9CP1CP1表2LSFR输出的最高位比特bi₂与恒模二值序列SLsR取值的映射关系恒模二值序列SLFsR取值01LM序列的生成方式为：将LT序列相移π,即时域各采样点乘以-1,见公式(2)。LM[n]=-LT[n],n=0,1,2, ,511…………(2)式中：n——时域采样点序号。再将LM序列在时域复制1次，得到2段相同的LM序列。SLT序列的生成方式为：将LT序列在时域乘以旋转因子(一1)”得到，见公式(3)。SLT[n]=LT[n]·(-1)",n=0,1,2, ,511……(3)再将SLT序列在时域复制1次，得到2段相同的SLT序列。主序列部分循环前缀CP1的长度为128,取值为LT序列的后半段128个采样点，见公式(4)。CP1[n]=LT[n+384],n=0,1,2, ,127…………(4)辅助序列部分生成方式为：对长度为512的频域伪随机序列C;做IFFT变换，得到时域的1段长度为512的CE序列；将CE复制一次，得到2段CE序列；添加长为256的循环前缀CP2。频域伪随机序列C;的取值由线性反馈移位寄存器(LFSR)生成，LFSR生成器采用的生成多项式为g(x)=x¹³+x⁴+x³+x¹+1;LFSR优选种子为b₁₂bu…b。=(0101100110110)2,生成与产生主序列的伪随机比特序列相同的伪随机比特序列BLrsR,其长度为512,并符合A.1的要求；依据比特相位映射表2,将BLsR映射为的共512个值依次分配给频域伪随机序列C;的所有子载波，见公式(5)。C;[n]=SLsR[n],n=0,1,2, ,511…………(5)辅助序列部分循环前缀CP2的长度为256,取值为CE序列的后半段256个点，见公式(6)。CP2[n]=CE[n+256],n=0,1,2, ,255…………(6)物理层帧前导符号应与帧头和净荷符号满足相同的频谱陷波要求，进行相应的陷波和加窗处理。加窗窗长为2β=128,窗函数见5.4.9。加窗具体步骤为：在主序列部分的尾部添加循环后缀，循环后缀长度为β/2=32;在辅助序列部分的头部和尾部分别添加循环前缀与循环后缀，循环前缀与循环后缀长度均为β/2=32;将主序列部分和辅助序列部分的头部和尾部各β=64个采样点与窗函数wg[n]和wg[β-n-1]相乘，进行加窗；将相邻序列的加窗部分重叠相加。加窗后的前导符号结构如图6所示。B辅助序列12图6前导符号时域加窗和重叠相加处理按Nyquist采样率计算，前导符号含有的采样点数见公式(7)。N=128+10×512+256+2×512=6528………………(7)PR的子载波间隔与前导符号第一部分(主序列)的子载波间隔相同。PR的发生器会按照子载波的逻辑顺序随机产生复数值，根据子载波的模板将它调制在PR的符号上。控制域包含整数个控制子帧，控制子帧数目Nc是一个可配置参数，有效值可选为1或2。Ncr的取值由DLL层的TXOP条目确定。控制域由公共部分和可变部分组成。对于所有物理层帧结构，其控制域的公共部分包含的字段都是一样的；而可变部分包含的字段则会根据物理层帧结构的不同而变化。物理层帧结构类型由FT字段表示，PAD字段则用于补全不同类型的物理层帧结构到系统规定的长度。控制域的字段定义和含义应符合附录B的要求。5.2.7附加信道估计子帧附加信道估计(AdditionalChannelEstimation,ACE)子帧处在MSG帧的控制域之后、数据域之前，如图7所示。前导控制域ACH子帧数据域图7含有ACE子帧的MSG帧的物理层帧结构ACE子帧的长度为4096个采样点，ACE子帧的个数由ACE_SYM域确定，并符合表B.16的要求。ACE子帧的生成方法为：对长度为4096的频域伪随机序列Ar做IFFT变换，得到时域的1段长度为4096的时域序列。频域伪随机序列A;的取值由线性反馈移位寄存器(LFSR)生成，LFSR生成器采用的生成多项式为g(x)=x¹³+x⁴+x³+x¹+1;LFSR优选种子为b₁₂b₁…b₀=(1100110100001)₂,生成的伪随机比特序列ALsR,其长度为4096,并符合A.2的要求；依据比特相位映射表2,将ALsR映射为恒模二值序列As;将As的共4096个值依次分配给频域伪随机序列A,的所有子载波，见公式(8)。Af[n]=As[n],n=0,1,2,…,4095……数据域包含整数个数据子帧，如图8所示。数据子帧数目NpATA是一个可配置参数，根据物理层帧也会随之改变。数据子帧数目可以为0(即物理层帧不包含数据域)。NpATA由控制域的BLKSZ域指定，其值由不同物理层帧类型决定，并符合B.2的要求。数据域数据域数据子帧1数据子帧2数据子帧NDA控制域前导图8数据域组成数据域比特流经FEC编码、比特交织、载波映射、星座映射后，通过离散傅里叶反变换(IDFT)和添加保护间隔(GI)形成数据子帧。5.2.9MPDU映射到物理层帧数据域携载需要传输的MPDU信息。PCS将从MAC层接收到的MPDU中的数据流按顺序依次映射到数据域中。映射前后每个字节中的比特都按顺序排列，MPDU中的第一个比特映射到物理层帧数据域中的第一个比特。物理层管理根据MAC层数据生成控制信息比特流，与数据域比特流以时分复用形式合成为物理层帧比特流，并将物理层帧比特流送入PMA。5.3物理媒体附属子层(PMA)5.3.1概述PMA的功能模块框图如图9所示。在发送端，PCS将控制信息比特流和数据域比特流复用为物理层帧比特流后，将物理层帧比特流传送到PMA。控制信息比特流和数据域比特流在经过按5.3.2规定的加扰，5.3.4规定的FEC编码后，得到编码比特流，其中控制信息比特流在加扰后应进行5.3.3规定的CRC编码。编码后的数据域比特流应进行5.3.5规定的比特交织。经过上述信号处理后，控制信息比特流及数据域比特流按5.3.6的规定分别分割到控制子帧和数据子帧。PCS将控制子帧和数据子帧发送到PMD进行载波映射、比特映射、星座映射等处理。在接收端，PMA对接收到的控制子帧和数据子帧，根据发射端操作进行分离比特流、解交织、解码、解扰等逆处理，将所得的物理层帧比特流送入PCS进行进一步处理。物理帧比特流物理帧比特流解码解交织控制子帧&控制信总比流编码数据子帧PMA控制信号加扰PMA图9PMA功能模块从PCS获得的控制信息比特流和数据域比特流均应进行加扰。扰码是一个最大长度为32767的二进制伪随机噪声(PN)序列。该序列由LFSR生成，如图10所示。其生成多项式定义见公式(9)。G(x)=1+x¹⁴+xl⁵…………输入的比特码流(来自PCS的数据字节的最高有效位MSB在前)与LFSR形成的PN序列进行逐位模二加后产生数据扰乱码。从控制信息比特流的第一个比特开始，到数据域比特流的最后一个比特该LFSR的初始相位规定为100101010000000。在每个控制信息比特流的第一个比特处，扰码器的移位寄存器复位到初始相位。LFSR的复位信息由控制域携载的扰码器初始化(SI)指示。如SI不为0,则在数据域比特流的第一个比特处，扰码器的移位寄存器也复位到初始相位。如SI为0,控制信息比特流和数据域比特流之间扰码器的移位寄存器不复位到初始相位。00000011……D3D4D5D6D7D8D9D13D14D15D1lD2Q初始相位D10hD12hD11000图10扰码器组成框图经过加扰后，控制信息比特流按序采用16位的循环冗余校验(CRC)码进行编码。CRC码的生成多项式见公式(10)。将比特流左移16位，从右边移入的比特为0,再用生成多项式对应的二进制数对其进行模2除，所得余数即CRC校验码，将CRC校验码添加到控制信息比特流后的位置，CRC校验码放置在控制信息比特流后的顺序为从CRC校验码的MSB到LSB依次放置。扰码后的比特流进行前向纠错(FEC)编码。FEC编码采用低密度奇偶校验码(LDPC),其信息比特在前，校验比特在后，其参数如下：信息比特长度KLp,编码比特长度N₁pp,奇偶校验比特长度NLdpe-KLppc,码率RLpPc=KLDPc/NLDPc。系统支持四种不同码长、不同码率的LDPC码，能满足不同的数据传输需求，其中码长为3840的LDPC码可以任意截断，具体参数见表3。表3支持的LDPC码码长和码率码率码长√√√√√√√√系统采用的LDPC码为准循环(Quasi-Cyclic,QC)LDPC码，其特征在于，其生成矩阵G。和校验矩阵H均由子循环矩阵构成。采用系统码形式表示的G。见公式(11)。GB/T40786.1—2021循环矩阵G..的定义应符合附录C的要求。类似地，校验矩阵H见公式(12)。………(12)其中H:,O≤i<n-k,O≤j<n表示H第i行第j列的循环矩阵，其大小为b×b。循环矩阵H;.应符合附录D的要求。各LDPC码的n,k,b的详细取值应符合附录C的要求。LDPC码属于线性分组码，具有系统码形式的LDPC码的生成矩阵Gg由校验矩阵H。唯一确定。LDPC码长以及码率见表4。表4QC-LDPC码参数用途码长码率参数nkb用于控制信息比特流用于数据域比特流控制信息比特流选择采用码长为3840、码率为0.2的LDPC码进行编码，且其码长可以任意截断。数据域比特流可选择采用码长为7680或15360,码率为0.4、0.6或0.8的LDPC码进行编码。5.3.5比特交织数据域比特流经FEC编码器的编码结果需要进行比特交织，再分割到数据子帧进行星座映射等操作。数据域比特流的比特交织限于LDPC码字内，由低复杂度的行列交织实现，如图11所示。Cg行列交织行内交织行列交织……dd图11比特交织示意图GB/T40786.1—2021经过LDPC编码后的码字写为c=(c₀,c₁,…,cnpx-1)。将码字c进行按行逐行写入，每行大小为N,得到交织器矩阵C,标号为i的输入比特c;写入到矩阵C的第r;行和第d;列，见公式(13)。r;=_i/N.」交织器矩阵C包含N,行，见公式(14)。…(13)………………(14)……………(15)C=C₁20/G×ig+la…(16)其中G为行内交织参数。将C按列逐列读取，得到交织输出比特流E=(Eo,E₁,…,ENpc-1)。中，标号为j的输出比特c;从交织器矩阵C的第r;行和第d;列读出，见公式(17)。d;=Lj/N,」其比特交织的参数选择如下：交织器矩阵C的行数N,=120,列数N。=NLpPc/N。的取值与传输模式(TRM)值有关，关于传输模式的规定见5.4.3。表5规定了TRMG的对应关系。表5行内交织参数G的取值行内交织参数G值与行内交织参数G0m123m表示后续活跃子载波的加载比特数目，见5.4.3。5.3.6比特分割到子帧在被送入PMD前，编码后的控制信息比特流被分割到控制子帧，交织后的数据域比特流被分割到数据子帧。控制信息比特流被分割到Ncr个控制子帧，Nc可选为1或2。分割到每个控制子帧的比特数目不超过控制子帧所能携载的最大控制信息比特数kc。将编码后的物理层控制信息重复NceREp次后，将其前kcr个比特分割到第一个控制子帧。如果Ncr=2,则将次kcr个比特分割到第二个控制子帧。其中NcrREp=「NcF×kcr/NcFLDPc],NcFLDP为控制信息比特流的LDPC编码码长，「·]表示向上取整。交织后的数据域比特流被分割为一个或多个数据子帧，分割到每个数据子帧的比特数目不超过数据子帧所能携载的最大数据域比特数kpF。数据子帧数目为Npr=「Np×NDFLDPc/kpF~,其中Np为数据域比特流包含的LDPC码字个数，NpLpPc为数据域比特流的LDPC编码码长。数据域比特流的前kpr个比特被分割到第一个数据子帧，次kp个比特被分割到第二个数据子帧，直到最后一个数据子帧。如果分配给最后一个数据子帧的比特数不足kpr,则最后一个数据子帧中不足kp的比特由5.3.2规定的LFSR生成的二进制PN序列填充，LFSR在每个物理层帧第一个比特处复位到初始相位。数据域比特流分割到数据子帧的过程如图12所示。kpr的值由当前比特分配表(BAT)规定(见5.4.3)。数据比特流数据比特流数据子帧1数据子帧2******数据子帧Nor-PN填充图12数据子帧分割分割后的控制子帧比特流和数据子帧比特流送入PMD进行进一步的处理。5.4物理媒体相关子层(PMD)5.4.1概述图13给出了PMD的功能模块框图。在发送端，载波映射器按5.4.3的规定将数据子帧比特流划分为资源粒子，并根据BAT确定数据子帧子载波加载比特数目。数据子帧比特流在星座映射前进行5.4.4规定的比特置换。5.4.5规定未满加载的子载波的处理。星座映射将加载到子载波上的比特组映射为复数符号，每个复数符号由一个子载波携载，见5.4.6。随后，复数符号将由OFDM调制器转换为时域信号，并加上GI形成控制子帧和数据子帧，见5.4.8。在进行5.4.9规定的加窗操作和5.2.4规定的前导符号插入后，传输信号上变频形成射频信号，见5.4.10,通过MDI发送到电力线媒体上。在接收端，从电力线媒体接收到的射频信号在PMD进行模拟前端处理、前导符号处理、载波检测、解调、星座解映射、比特逆置换、控制子帧和数据子帧恢复后，将所得的控制子帧和数据子帧比特流送至PMA进行解交织、解码等处理。前导符号在经过处理后，前导数据被送入物理层管理产生物理层控制数据。控制子帧&数据子帧载波映射控制子帧&数据子帧未满加载子载波填充生座映射子帧恢复比特逆置换星座解映射解调PMD控制信号PMD控制信号OFDM调制前导符插入模拟前端电力线介质图13PMD功能框图系统采用正交频分复用(OFDM)技术实现多载波调制，任意两个相邻子载波的间隔记为子载波间隔Fsc。子载波间隔及系统参数见表6。物理层标号为i的子载波的中心频率是Fc-(N/2-i)×Fx,其中Fc为系统中心频率，0≤i≤N-1。并非所有子载波都被用于传输数据。在特定应用场景中，某些子载波应被关闭，某些子载波应采用低功率，这由子载波屏蔽及子载波功率控制规定。同时应侦测其他电力线通信系统易干扰频段，例如2MHz～12MHz,并进行规避。表6物理层参数参数含义取值范围N总子载波数子载波间隔BW带宽30.72MHz(实际占用28.8MHz)频段2MHz～32.72MHz中心频率载波映射器将数据子帧比特流划分为资源粒子，并根据规定的子载波屏蔽列表和规定的BAT确定子载波加载比特数目。为了满足电力线通信的陷波要求，子载波分为以下两大类。a)屏蔽子载波(MSC):MSC不准许用于传输数据，即子载波上增益设置为0。MSC数目记为Nusc。MSC包括两种类型。1)永久屏蔽子载波(PMSC):PMSC被永久屏蔽，永远不允许用于传输数据。PMSC的标号列表由不可使用频段决定。PMSC的数目记为NpMsc。2)区域屏蔽子载波(RMSC):RMSC在某些区域不允许用于传输数据，但在其他区域可以传输数据。RMSC的标号列表取决具体应用和应用区域。PMSC和RMSC组成了全部的MSC。RMSC的数目NgMsc=NMsc—NpMs。b)支持子载波(SSC):SSC允许在满足PSD要求的前提下传输数据。SSC的数目Nssc=N-Nusc。SSC包括两种类型。1)活跃子载波(ASC):ASC可用于加载1个以上的数据比特，实现数据传输。数据比特在经过星座映射等操作后，被加载到ASC上，ASC的数目记为NA。2)不活跃子载波(ISC):ISC上的信噪比一般较低，所以不用于加载数据比特进行传输。ISC可以用于测量或其他辅助应用，如用于发射信号成型等，ISC的数目记为Nisc。在将比特加载到子载波时，MSC不被使用；同时，考虑到业务需求、信道环境等实际情况，某些SSC(如ISC)也可能不会被加载，或者ASC中某些载波不能做到满比特加载。此外，某些特殊的信息如控制子帧由于携带重要的信息，需要进行额外的信号处理，以使得这些符号中的信息能被可靠地接收。ISC以及在当前的调制方式下不能满比特加载的ASC需要用LFSR生成的二进制PN序列进行加载，具体的加载方式见5.4.5。系统支持比特加载技术，即允许同一数据子帧内不同标号的子载波加载不同数目的比特、采用不同的星座映射。BAT规定了每个子载波的比特加载方案(见)。在采用比特加载技术时，支持以资源粒子(RE)为基本单位划分数据子帧比特流，一个资源粒子由连续的Ng个比特组成。在子载波映射时，一个资源粒子中的比特填充到一簇子载波，即完全填充整数个子载波，同一簇子载波加载相同数目的比特并采用相同的星座映射。在实现资源粒子划分时，每个数据子帧中的前Ng个比特划分到第一个资源粒子，占用映射到前N₆/m₁个ASC;此后的Ng个比特划分到第二个资源粒子，映射到Ng/m₂个ASC;以此类推，最后N;个比特划分到最后一个资源粒子，映射到Ng/mvg个ASC,其中m;代表第i个资源粒子填充的子载波簇中每个子载波的最大加载比特数目，由BAT指示，NR代表数据子帧中的资源粒子数。数据子帧所能携载的最大数据域比特数kpr需是Ng的倍数。控制域携载的GRP_SEQ规定一个资源粒子映射到的一簇子载波的分布方式。若GRP_SEQ=1,一个资源粒子映射到的一簇子载波在子载波标号上连续分布，即第一个资源粒子映射到前Ng/m₁个子载波，第二个资源粒子映射到次Ns/m₂个子载波，以此类推，若某一簇子载波中包含一个或多个不能用于加载数据比特的MSC或ISC,或者超出数据子帧支持的最大子载波标号，则这一簇子载波全部不用于加载数据比特，其中的SSC全为ISC,当前资源粒子尝试加载下一簇子载波。若GRP_SEQ=0,一个资源粒子映射到的一簇子载波允许在子载波标号上不连续分布，但应在ASC上连续分布，即第一个资源粒子映射到前Ng/m₁个ASC,第二个资源粒子映射到次Ng/m₂个ASC,以此类推，遇到一个或多个不能用于加载数据比特的MSC或ISC时，资源粒子中的比特顺序映射到下一个ASC。每个资源粒子中的比特数Ng可选为24或120,分别对应传输模式中的一般模式和高速模式。系统提供不支持比特加载技术的基础模式，以及支持比特加载技术但不支持资源粒子划分的灵活模式。系统提供的四种传输模式如下。a)基础模式：不支持比特加载技术，不支持资源粒子划分，所有SSC均加载相同数目的比特并采用相同的星座映射方式。b)一般模式：支持比特加载技术，支持资源粒子划分，每个资源粒子包含Ng=24个比特，每簇子载波根据BAT加载对应数目的比特。仅在星座映射不支持1024APSK时允许采用一般模式。c)高速模式：支持比特加载技术，支持资源粒子划分，每个资源粒子包含Ng=120个比特，每簇子载波根据BAT加载对应数目的比特。仅在星座映射支持1024APSK时允许采用高速模式。d)灵活模式：支持比特加载技术，不支持资源粒子划分，每个子载波根据BAT加载对应数目的四种传输模式由控制域携载的传输模式(TRM)指示，表7规定TRM的有效值及对应描述。TRM的选择由信道特征和传输需求确定，在一个信道估计窗内TRM保持不变(信道估计窗定义见数据链路层规范)。表7TRM值及其描述TRM值含义描述0基础模式无比特加载、无资源粒子划分1一般模式支持比特加载技术，支持资源粒子划分，Nc=242高速模式支持比特加载技术，支持资源粒子划分，Nc=1203灵活模式支持比特加载技术，不支持资源粒子划分BAT指示数据子帧中每个子载波的加载比特数目。BAT由物理层控制信息中的BAT_ID域携载。根据BAT_ID值，可定义16种BAT,BAT_ID的取值由业务需求、信道状况等决定。BAT_ID表的有效取值及其描述见表8。载相同数目的比特，采用相同星座映射，对应基础模式。BAT_ID取值为0、1应用于子载波信道状况未知(即无信道估计),或者信道状况极差的情况。基础模式下，当SSC的数目超过3840时，默认前3840个数据子帧所能携载的最大数据域比特数kpe=Nasc×m,m为每个ASC的加载比特数目。BAT_ID取值为7、8、9时，BAT类型为可执行BAT,支持比特分配技术。BAT_ID取值为7或8时，系统支持资源粒子划分，可执行BAT顺序列出了每个资源粒子映射到的子载波簇的第一个子载波标号、ISC标号，及对应的单个子载波的加载比特数目。加载比特数目m>0表示对应的是当前子载波簇的第一个子载波标号，m=0表示对应的是ISC标号。kpr=NgE×Ng。BAT_ID取值为9时，可执行BAT列出了SSC的标号与对应子载波加载的比特数目。对于BAT列出的子载波标号，其对应的加载比特数目m>0表示该子载波是ASC,m=0表示该子载波是ISC。kpr为BAT中列出的加载比特数目总和。表8BAT_ID有效值及其描述BAT_ID描述0预定义，所有ASC均加载1个比特1预定义，所有ASC均加载2个比特2预定义，所有ASC均加载4个比特3预定义，所有ASC均加载6个比特4一般模式下的BAT5高速模式下的BAT6灵活模式下的BAT7～15系统预留每个节点应支持至少一种预定义BAT(即BAT_ID取值为0、1、2、3、4、5、执行BAT。可执行BAT应由生成BAT的节点发送给各节点，例如，一个向其他多个节点发起多播传输的节点会在发送数据前将BAT发送给所有的接收节点。对于一个特定的单播或多播信道，BAT可以由发射节点给定(发射节点确定的BAT),也可以由接收节点给定(接收节点确定的BAT)。发射节点确定的BAT可以是预定义的BAT,可以是在发起传输前采用信道估计协议发送给目的节点的BAT。接收节点确定的BAT是由目的节点的接收端确定并采用信息估计协议发送给发射节点的BAT。每个传输节点都需支持发射节点确定的BAT和接收节点确定的BAT。在发起通信前需确定每个传输节点上的比特分配能力，加载在每个子载波上的数据比特不应超过子载波允许加载的最大比特数。除了灵活模式外，其他3种模式下，数据子帧比特流在送至星座映射得到星座符号流之前，应进行比特置换以提高编码调制的纠错能力。在一般模式和高速模式下，比特置换之前，每个资源粒子内需要进行一次比特交织。将每个资源粒子中的比特记为r=(ro,r₁,…,rnc-1),将r进行逐行写入交织器矩阵，行数为当前资源粒子在BAT中对应的加载比特数目m,每行大小为N₆/m。将r逐列读取，得到比特流F=(Fo,F₁,…,fNc-1)。基础模式、一般模式和高速模式下，星座映射前应进行比特置换。在一般模式和高速模式下，将资源粒子内交织得到的r连续以每m比特组成一个比特组。在基础模式下，将数据子帧比特流连续以每m比特组成一个比特组。比特组经符号内比特置换之后，在后续的星座映射中映射到一个复数符号。令每个比特组包括的m比特向量写为b=(b。,b₁,…,bm-1),比特置换即调整这m比特的顺序，调整之后的比特向量为b=(b₀,b₁,…,bm-1),对应关系为b。,=b;,O≤i<m,其中p=(p₀,p₁,…,pm-1)为比特置换图样。比特置换图样依据不同LDPC码、不同星座映射的改变而改变，其参数见表9、表10。表9码长为7680时的比特置换图样星座映射/码率表10码长为15360时的比特置换图样星座映射/码率BPSKQPSK4096APSK(11,3,5,1,6,10,2,7,4,8,9,0)(0,8,5,9,3,1,7,11,10,4,2,6)(11,10,5,0,8,3,9,2,7,6,1,4)5.4.5比特分配与填充控制子帧中除了MSC外的所有子载波均采用控制子帧比特流进行2比特分配，控制子帧比特流的MSB位加载到子载波对应比特组的MSB位。数据子帧中的所有子载波根据BAT采用数据子帧比特流进行加载，数据子帧比特流的MSB位加载到子载波对应比特组的MSB位。数据子帧中，没有被比特流加载的ISC和ASC,以及没有被满比特分配的ASC,统称为未满加载的SSC。未满加载的SSC应由LFSR生成的二进制PN序列进行填充，LFSR的生成多项式见公式(18)。LFSR的结构如图14所示。00000011……D1D2D3D4初始相位图14填充未满加载SSC的LFSR表11LFSR初始化种子种子标号kS₄(16进制)01237FFFFF0DB87B0D21F9种子的首位为0,后23位对应D1～D23。在每个数据子帧的第一个符号处，LFSR的移位寄存器复位到表11中的初始化种子对应的初始相位。在第i个数据子帧处，由种子S,初始化LFSR,其中k=mod(i-1,4),i=1,2,3,…。在数据子帧的每个子载波(包括SSC和MSC)处，LFSR都应更新两个比特。未满加载的SSC的比特填充如下：a)从第一个数据子帧的第一个子载波开始，每个ISC均为2比特分配，即LFSR的2个LSB比特D₁、D₂用于加载ISC(D₁作为子载波对应比特组的LSB位);b)从第一个数据子帧的第一个子载波开始，如果某个ASC未加载或未被满比特分配，即根据当前BAT,ASC应加载m比特，而实际中仅加载了n(n<m)个数据比特，则将已加载的n个数据比特作为映射到子载波上加载的比特组的MSB位，LFSR的m-n个LSB比特用于加载到映射到星座符号的比特组的LSB位。LFSR生成的比特按顺序加载到子载波上，LFSR生成的LSB比特对应子载波上加载的比特组的LSB位，LFSR生成的MSB比特对应子载波上加载的比特组的MSB位。5.4.6星座映射调制采用QPSK、16APSK;调制阶数为6、8采用Non-UniformedAPSK(NU-APSK);调制阶数为10、12采用Non-UniformedQAM(NU-QAM)。NU-APSK与NU-QAM针对0.6码率以及0.8码率分别设计。数据子帧中，所有ASC子载波按照BAT指示的加载比特数目m选择星座映射。表12规定加载比特数目及星座映射的对应关系。所有ISC子载波均采用QPSK星座映射。控制子帧中除了MSC外的所有子载波均采用2比特分配和QPSK星座映射。表12加载比特数目对应的星座映射加载比特数目m星座映射1246810(可选)12(可选)当进行M=2"阶星座映射时，将加载到每个子载波的m位比特组b=(b。,b₁,…,bm-₁),与十进制数d一一对应，采用最左最重要比特(Left-MSB)形式，即。星座映射的对应规则采用M长的向量x=(xo,x₁,…,xm-1)表示，其中x;,O≤j<M对应复平面的第j个星座点，星座映射将比特向量b映射为复平面符号xa。各种星座映射的平均功率进行归一化，即M星座映射与支持的LDPC码码率列表见表13。表13星座映射与对应的码率组合模式码率星座映射0BPSK1BPSK2BPSK3BPSK45678964NU-APSK64NU-APSK256NU-APSK256NU-APSK4096NU-QAM4096NU-QAM星座图具有关于x轴轴对称、原点中心对称和y轴轴对称等特征，星座图的确定可以通过对第一象限星座点进行优化。确定第一象限星座点Z₁=Re(Z)+jIm(Z),第二三四象限星座点与第一象限——Z=-conj(Z);——Zm=conj(Z);——Zy=-Z。BPSK只有一个环，根据功率归一化要求，环半径r₀=1,初始相位偏转为0。对于所有码率，均可以采用BPSK,其星座图如图15所示。QPSK只有一个环，根据功率归一化要求，环半径r。=1,初始相位偏转为0。对于所有码率，均可以采用QPSK,其星座图如图16所示。16APSK包含两个环，环半径从内至外为r=(r,r₁)=(0.586,1.287)。用16APSK。16APSK星座映射图如图17所示。对于所有码率，均可以采图1716APSK星座映射64NU-APSK针对0.6码率以及0.8码率分别设计。0.6码率：星座图包括4个环，环半径从内至外r=(ro,r₁,r₂,r₃)=(0.2884,0.5771,0.8430,1.1880)。用第一象限星座点Z=Re(Z)+jIm(Z)的形式表示见表14。0.8码率：星座图包括4个环，环半径从内至外r=(ro,r₁,r₂,r₃)=(0.3007,0.5871,0.8531,1.1715)。用第一象限星座点Z=Re(Z)+jIm(Z)的形式表示见表14。64APSK星座映射图如图18。Z0.6码率0.8码率0.4745+0.1924i0.5574+0.1515i0.4545+0.2357i0.4903+0.3055i0.1924+0.4745i0.1515+0.5574i0.2357+0.4545i0.3055+0.4903i0.9996+0.2248i0.8651+0.5489i0.8835+0.5794i0.2248+0.9996i0.2157+1.0343i0.5794+0.8835i2.0686+0.4115i2.0222+0.4022i0.4115+2.0686i0.4022+2.0222iZ0.6码率0.8码率256APSK星座映射图如图19所示。256NU-APSK针对0.6码率以及0.8码率分别设计。0.6码率：星座图包括8个环，环半径从内至外r=(r₀,r₁,…,r₇)依次为(0.3394,0.6289,0.8816,1.0971,1.3401,1.5795,1.8838,2.2970)。用第一象限星座点Z=Re(Z)+jIm(Z)的形式表示见表15。0.8码率：星座图包括8个环，环半径从内至外r=(r₀,r₁,…,r₇)依次为(0.3514,0.6414,0.8916,1.1166,1.3501,1.5944,1.8973,2.2586)。用第一象限星座点Z=Re(Z)+jIm(Z)的形式表示见表15。表15256NU-APSK第一象限星座点Z0.6码率0.8码率0.3387+0.1076i0.3266+0.1068i0.3379+0.1103i表15256NU-APSK第一象限星座点(续)Z0.6码率0.8码率0.2976+0.1717i0.3078+0.1776i0.2990+0.1693i0.3092+0.1752i0.1041+0.3275i0.1076+0.3387i0.1068+0.32660.1103+0.3379i0.1717+0.2976i0.1776+0.3078i0.1693+0.299Oi0.1752+0.3092i0.6258+0.1174i0.6376+0.1194i0.6292+0.1578i0.5243+0.3614i0.5340+0.3682i0.5452+0.329Oi0.5554+0.3352i0.1174+0.6258i0.1194+0.6376i0.1551+0.6176i0.1578+0.6292i0.3614+0.5243i0.3682+0.534Oi0.3290+0.5452i0.3352+0.5554i0.8693+0.6916i0.8836+0.7033i0.9719+0.5379i0.9883+0.5464i0.1266+1.1036i0.1284+1.122Oi0.3078+1.0673i0.3134+1.0849i0.6916+0.8693i0.7033+0.8836i0.5379+0.9719i0.5464+0.9883i0.8848+0.1177i0.8941+0.117Oi0.8599+0.2394i0.8682+0.2435i0.7064+0.5457i0.7125+0.5527i0.7753+0.4424i0.7841+0.4453i0.1177+0.8848i0.2394+0.8599i0.2435+0.8682i0.5457+0.7064i0.5527+0.7125i0.4424+0.7753i2.3145+0.2288i2.2258+0.6744i2.1860+0.6629i2.0507+1.0970i2.0144+1.077OiZ0.6码率0.8码率0.2288+2.3145i0.2241+2.2732i0.6744+2.2258i0.6629+2.186Oi0.1891+1.9095i0.5531+1.8254i0.5560+1.8365i0.8997+1.6819i0.9055+1.6918i0.1398+1.3496i0.1399+1.3583i0.3873+1.3004i0.3905+1.3084i0.8555+1.0532i0.8615+1.0594i0.6456+1.1934i0.6490+1.2013i0.1592+1.5913i0.1604+1.6045i0.4658+1.5438i0.7561+1.4092i0.7622+1.421Oi部。本方案中利用两个完全一致的NU-PAM。故用一维PAM在正半轴的序列可以表示，见表16。表161024NU-QAM第一象限星座点Z0.6码率0.8码率2.01810.85160.91640.81330.80580.10000.11720.09000.0471Z100.27240.2140Z110.27130.2956Z120.63120.5943Z130.64030.6986Z140.45420.4936Z150.45380.39624096NU-QAM由两个一维的64NU-PAM组成，一个作为星座点的实部集合，一个作为星座点的虚部集合。本方案中利用两个完全一致的NU-PAM。故用一维PAM在正半轴的序列可以表示，见表17。表174096NU-QAM第一象限星座点Z表174096NU-QAM第一象限星座点(续)Z功率控制参数g,为第k个子载波上传输的复数符号的相对功率调整值。系统默认g=1,k=0,1,…,N-1,即不进行相对功率调整。预留g,用于后续可能的相对功率调整。目前可暂不考虑子载波功率控制，即所有ISC和ASC的功率归一化为1。OFDM调制器主要包括三个主要部分：离散傅里叶逆变换、插入保护间隔和插入循环后缀。输入的N个复信号X,经过离散傅里叶逆变换(InverseDiscreteFourierTransform,IDFT)后形成N个时域的复信号x;。其中，X.代表输入OFDM调制器当前帧的第l个OFDM符号(经过星座映射后)第k个子载波上的信号。离散傅里叶变换表达式见公式(19)。GB/T40786.1—2021……其中N是OFDM频谱中最大可调制子载波数(也即IDFT点数),一般是2的幂指数，N=2”,n为正整数(在此标准中，数据子帧和控制子帧的IDFT点数均为N=4096)。对于陷波处的子载波，其上的复信号X值被置为0。对于未满加载的SSC,X,的值的见5.4.5。传输时，只传输数据的实部。插入保护间隔本文件支持的保护间隔生成方式包括以下两种。a)基于循环前缀(CyclicPrefix,CP)填充的保护间隔。如循环前缀填充是将OFDM数据块的最后Ngn=N/16=256个符号直接复制到OFDM数据块的前面，作为OFDM数据块的保护间隔，如图20所示。循环前缀的第一个符号是IDFT输出结果的第N—Ngi+1个符号，即xv-Na.i;循环前缀的最后一个符号是IDFT输出结果的最后一个符号，即xy-1.1。图20基于循环前缀填充的帧结构b)基于伪随机序列(PseudoNoisesequence,PNsequence)填充的保护间隔。伪随机序列填充是将已知的PN序列(长度为Ng=N/16=256)来取代循环前缀置于OFDM数据块的前面，作为OFDM数据块的保护间隔，如图21所示。PN序列除了用作保护间隔外，作为已知的训练信息，PN序列还可以用于辅助接收机同步和信道估计。图21基于伪随机序列填充的帧结构插入循环后缀循环后缀的插入方法为：将OFDM数据块的前β=64个符号直接复制到OFDM数据块的之后，如图15和图16所示。循环后缀的第一个符号是IDFT输出结果的第1个符号，即xo.;循环后缀的最后一个符号是IDFT输出结果的第β个符号，即xg-11。输入的N个复信号X,,载在OFDM调制器中组成数据子帧。5.4.9加窗与重叠相加在发送数据之前应对数据子帧进行加窗和重叠相加处理。每一帧的前β个信号和最后β个信号应乘以特定的窗函数系数用于传输信号的频谱成型(加窗)。对于所有类型的帧(包括数据帧以及前导符号),被加窗信号的数目β都是一样的。选择采用参数为5的Kaiser窗，窗长为128或更高，取决于带外频谱功率抑制性能与系统频谱效率的折中。相邻帧被加窗的信号需重叠相加，如图22所示。Ngi图22加窗和重叠相加调制后的射频(RF)信号见公式(20)。s(t)=沉{exp(j·2πfct)×[h(t)×x(t)]}……(20)式中：fc——载波频率(MHz);h(t)——成形滤波器的时域冲激响应函数；咒{·}——取实部操作；×——线性卷积。5.4.11信号频谱特性和频谱模板发送信号的功率谱模板由子载波模板，功率谱成型模板，针对特定传输媒体的极限功率谱模板以及区域性的功率谱模板共同决定。在一个系统中，所有的通信节点均应遵从于统一的发送信号的功率谱模板，相应的构成参数由信标进行广播。子载波模板是由一系列需要屏蔽的频段的集合构成。每个频段由一个起始子载波序号x.和一个结束子载波序号xn来定义，{x,,xn}。包含S个需要屏蔽频段的子载波模板见公式(21)。SM(S)=[{xn,xmi},{xLz,xnz}, ,{xis,xns}]……(21)在发送信号时，这些位置上的子载波，其发送功率被设为0。子载波模板一般包括区域性的屏蔽子载波以及由用户或服务提供商定义的屏蔽子载波，前者用于遵从地区法规，后者用于促进服务调度。功率谱成型功率谱成型操作由功率谱成型模板规定，该模板由一系列断点和断点处的功率谱参数(dBm/Hz)定义，{x,,PSD,}。断点之间的功率谱满足分段线性原则。包含S段的功率谱成型模板用S+1个断点，见公式(22)。PSM(S)=[{x₁,PSD₁},{x₂,PSD₂}, ,{xs,PSDs},{xn,PSDn}]…………(22)最终的发送信号的功率谱密度模板是功率谱成型模板、极限功率谱模板以及区域性的功率谱模板的最小值，不考虑因为国际业余无线电业务(国际业余无线电频段见附录E)所需的陷波要求。功率谱密度模板中的最小值应比最大值至少低30dB。典型功率谱模板如图23所示。图23典型功率谱密度模板(规范性)LFSR生成的伪随机比特序列A.1用