[发明专利]一种电力载波高速多载波复用方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种电力载波高速多载波复用方法、设备以及系统。

背景技术

低压电力载波网络中物理层通信能力是低压电力载波通信的基础，是保证邻近节点互通与确保低压电力载波通信网络连通性的关键。低压电力载波通信物理层通信主要任务是提高抗干扰和信息传输速率。

在低压电力载波网络中为了提高物理层通信的通信能力，国内外常常采用不同的调制方法与编码方式、纠错方法、交织方法以及各种频分复用方法。

目前最流行的频分复用方法是正交频分复用(OFDM)，在窄带低压电力载波通信领域有G3和PRIME两个国际标准，中国也制定了相应的标准。

OFDM的优点在于使用一个OFDM符号中的一组正交子载波并行传输一个或多个字节的数据位，传输方式如图1所示，从而提高信息传输速率。然而，在实际的窄带电力载波通信系统中OFDM的传输信息的总速率在数值上小于最高子载波频率的1/3。

OFDM能提高频谱利用率，抗符号间干扰和多径干扰，因此在2MHz以上通信中广泛应用。在干扰小的环境下OFDM也具有优良的性能。然而，在干扰大、特别是周期性干扰强的环境下其性能大大下降，甚至不如单载波通信。因此，在电网干扰较小的环境下窄带OFDM信息速率高，而在中国窄带OFDM性能就会大大变差，信息速率大大下降。窄带OFDM在中国电网性能下降的原因：

(1)由于窄带低压电力载波通信在9KHz-500KHz，目前该频段全频前端模拟电路设计困难，通信产品只能使用部分频段，子载波不能全部利用，理论信息速率大打折扣。而在2MHz以上则不存在这一问题。

(2)中国电力网络周期干扰、随机干扰严重。由于窄带OFDM使用许多低速度正交子载波并行传输来提高信息速率，因此信息包占用时间很长，G3CFH为9.035毫秒，PRIME HEADER为4.48毫秒，如此长的物理层头信息抗干扰能力较低，常常被3.3毫秒的周期性干扰破坏，信息速率大大降低。

(3)OFDM中数据首先进行串并转换，常常采用8个正交子载波并行传输一个字节的数据位，此8个子载波间数据耦合性强，在传输过程中一个子载波受到干扰，则该字节数据发送错误。与单载波相比，显然8载波受到干扰破坏的概率增大了，即物理层抗干扰能力降低了。

由此可见窄带OFDM在物理层上抗周期干扰与随机干扰能力下降，故常常结合过零传输或编码等技术来提高抗干扰能力，而相关抗干扰技术的应用会大大降低信息传输的实际速率。

发明人在实施本发明的过程中，发现现有技术中缺少一种能够克服电网中各种恶劣周期干扰、随机干扰、同频干扰、频率衰落等因素对物理层通信的影响，同时保持较高的信息传输速率，较佳的载波复用方法。

发明内容

为了解决上述现有技术的缺点，本发明的主要目的是提供一种高速多载波复用方法及系统以解决现有技术中不能解决窄带电力载波中周期性干扰和随机干扰问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种高速多载波复用方法，具体包括：

采用全频独立多载波策略将需要传送的信息分布多个在低、中、高不同频段上并以独立子载波形式进行传输；

采用高速单载波短数据包策略，缩短数据包宽度同时提高子载波的信息传输速度，在保证低压电力载波通信总体的信息传输速率的前提下进行传输。

本发明还提供了一种高速多载波复用系统，包括：

全频独立多载波模块，用于将需要传送的信息分布多个在低、中、高不同频段上并以独立子载波形式进行传输；

高速单载波短数据包模块，用于缩短数据包宽度同时提高子载波的信息传输速度，在保证低压电力载波通信总体的信息传输速率的前提下进行传输。

本发明的高速多载波复用方法及系统针对窄带OFDM单载波信息速率低、数据包长，容易遭到周期干扰破坏(特别是中国电网普遍存在的3.3毫秒周期干扰)，窄带OFDM信号抗周期干扰能力差以及窄带OFDM子载波间信息耦合性强，抗随机干扰能力下降问题，采用高速单载波短数据包与全频独立多载波策略，从频域与时域上增强抗干扰能力，克服了电网中各种恶劣周期干扰、随机干扰、同频干扰、衰落、阻抗变化等因素对物理层的影响，提高了物理层通信能力，解决了点对点通信问题，保证了低压电力载波通信网络连通性。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。