[发明专利]一种低压电力载波通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力电网通信领域，具体的来说，是一种利用低压电网的低压电力载波通信方法。

背景技术

随着网络通信技术的发展，人们对宽带通信的要求也越来越高。人们在要求高速可靠的同时，对网络的成本、网络是否便捷实用也提出了更高的要求。利用电力线传输语音、数据，进行数据交换、处理、控制和监测，组成数据通信网、实现信息自动化，不仅可以免去专门铺设通信线路，而且，由于电力线网络覆盖面积之大是其他网络无法比拟的，这使得通信终端的设置和移动非常方便。因而。低压电力线通信在信息家电、楼宇智能化及宽带接入等应用中受到了极大的关注。

然而，最初的电力线只是为了实现电源传输而设计的，这使得电力线很难成为数据网络的传输载体。这主要体现在电力线线路阻抗小，变化大，信号衰减强，干扰大且时变性大，存在着多径时延等。

发明内容

基于现有技术存在的不足，本发明提供一种低压电力载波通信方法，低压电力线载波通信方法通过现有的电力线进行数据传递通信的，电力线载波通信设备分局端和调制解调器，局端负责与内部电力线调制解调器进行通信并且连接外部网络。

在通信的过程中，用户传输的数据进入电力线调制解调器进行调制，然后解调出的数据将通过用户已有的配电线路传输到局端设备中，随即局端设备则将会把信号解调出来。把电力线作为传输通道，可以因不需要重复布线而节省通信线路成本及敷设线路的工时。但事实上，电力线之前是专门输送电能的媒介体，将供电电压(强电)加载在线路中间，这样会使得数据信息(弱电)不能直接被用来传递，因而供电电压(强电)与数据信息(弱电)之间必须通过一个中间体来隔开，而这个中间体指的就是耦合器。耦合器是一个隔离器件，它在电力线中试一个必不可少的部件，它的作用是用来隔离把强电部分和弱电部分，并且提供一定的传输带宽，使得在电力线上传输的数据能成功的耦合到电力线上，并且使电力线上的强电不能被传出。这样，信道的构成就是由耦合器加上电力线，这条信道是能传输数据信号的一条通路。为了能让传送的数据通过耦合器，同时能与强电信号区分开，数据在发送前就要把它调制在高频载波上，在接收端在解调回原数据。

在通信系统中，为了避免信息传输过程中出现失真，发送端在对信号进行调制前必须对原始信息进行编码。编码后的信息经过交织模块进行交织，交织技术能够保证突发错误的随机性。接下来，交织后的信息比特转换成子载波幅度和相位的映射，并进行IFFT变换，将数据信息变换到时域上，然后插入循环前缀和加窗处理，最后通过数模转换，使OFDM数字信号转换为模拟信号发送。

接收机的接收过程基本和发送机是相反的逆操作。首先，经过模数转换器后的接收信号要进行同步处理，确定帧头，以便准确进行去循环前缀的操作。为了补偿信道对传输信号的影响，接收机必须进行信道估计，校正待解映射的数据。信号经过信道估计处理后，经过解映射，解交织和译码后输出接收信息流。

MCU向发射机提供系统相关的控制信号，如全局复位信号，启动信号，过零点信号等，并且向发射机传递来自MAC层的数据信息DATA和帧控制信息FCH。

发射机接收来自MCU提供的数据信息，将并行的字节信息转换为串行的二进制比特流。其中FCH信息通过FCH符号生成模块处理输出FCH符号频域数据，DATA信息通过DATA符号生成模块处理输出DATA符号频域数据，然后两者合路进行IFFT变换，取实部，添加CP和加窗处理，形成OFDM符号时域数据。由于前导是固定的序列，可以事先存储在ROM中，无需再进行IFFT变换，最后组帧时直接从ROM读出即可。

FCH信息段含有15比特信息，经过1／2卷积编码，交织，BPSK调制，IFFT，插入循环前缀，加窗形成1个OFDM符号。DATA域含24比特信息，经过加扰，添加尾比特，1／2卷积编码，交织，DBPSK调制，IFFT，插入循环前缀，加窗形成2个OFDM符号。DATA域含24比特信息，经过加扰，添加尾比特，1／2卷积编码，交织，DBPSK调制，IFFT，插入循环前缀，加窗形成2个OFDM符号。

接收机接收ADC送过来的信号先经过符号定时同步，检测出帧头，并提供一个精确的定时信号给FFT窗模块，FFT窗模块进行去循环前缀的操作。接下来，OFDM符号经过FFT变换，变为频域数据。

然后，根据已知序列进行信道估计，校正符号定时的偏差和信道带来的相位旋转和幅值变化。最后，根据符号序号分离FCH符号和DATA符号，分别进行解调和译码处理输出。