[发明专利]基于时间同步的电力载波节点协作编码广播/多播传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种实现电力线多级广播可靠传输的通信机制，确切地说，涉及一种电力线载波时分同步扩频(TDSS，Time Division Synchronization Spread Spectrum)系统中电力载波节点时间同步方法及协作广播/多播传输方法，属于电力线载波通信及控制领域。

背景技术

近年来，电力线载波通信技术在电采系统中逐步得到广泛的应用，但是实际的应用效果并不能完全让人满意，通信质量仍有极大的改善空间。这主要是由于电力线是一种非均匀分布的传输线，不同于传统的通信传输介质如双绞线、同轴电缆、光纤等，电力网络的信道特性十分复杂，通信环境也相当恶劣。主要体现在：

(1)该信道是时变系统，而且存在多径效应，这导致电力线载波信道具有较强的时间弥散性和频率选择性衰落。

(2)存在各种干扰和噪声。电力线信道的噪声多干扰强不能简单地归结为加性高斯白噪声，亦存在大量有色噪声以及脉冲干扰。

(3)电力线路的阻抗小而且阻抗随着信号频率和时间的变化而变化，这对载波信号的衰减非常严重。

为了应对电力线载波通信恶劣的传输环境，提升电力线载波通信的通信效果。鼎信通讯针对电力线载波通信信道特点进行了深入研究，并提出了时分同步扩频(TDSS，Time Division Synchronization Spread Spectrum)通信系统，TDSS系统每相采用交流市电过零时刻附近时间段进行分时通信，使各相在阻抗高且变化小、噪声低的时间内完成信息传输，提升了通讯的稳定性；三相顺序利用连续的时间片进行传输，保证了扩频通讯在时间上被充分利用；结合扩频技术，进一步提升了通信质量。大量现场运行结果表明，TDSS电力线载波通信系统具有稳定可靠的通信效果。然而在实际通信中，存在多级中继时系统的通信效果仍有进一步的提升空间。本发明专利针对TDSS系统多跳中继广播/多播场景，提出一种基于时间同步的节点协作传输方案，两节点通过Alamouti编码进行协作传输，接收端通过最大似然解码获取编码增益及分集增益，大大提升了多跳中继传输时系统性能。

发明内容

电力线载波通信环境及其恶劣，基于对电力线通信环境的深入研究，得到电力线信道噪声、阻抗、衰减特点。一般而言，电力线环境下噪声具有时变特性且具有与交流电周期接近的周期性趋势，同时，电力线交流市电过零时刻噪声一般较弱，非过零点时刻噪声变化更加丰富；阻抗范围变化较大，且具有周期性变化趋势，过零时刻阻抗比较稳定且值较大；信号的衰减不仅与传输距离有关，信号在电力线上的驻波、发射等现象以及大量分支的存在使信号衰减及其复杂，衰减也有一定的周期性变化趋势，过零时刻衰减变化也较为恒定。鼎信通信针对电力线载波通信信道特点以及其三相传输特性，提出一种时分同步扩频通信系统，TDSS系统每相采用交流市电过零时刻附近时间段进行分时通信，使各相在阻抗高且变化小、噪声低的时间内完成信息传输，提升了通讯的稳定性；三相顺序利用连续的时间片进行传输，保证了扩频通讯在时间上被充分利用；结合扩频技术，进一步提升了通信质量。

为了进一步改善TDSS系统多跳中继场景传输性能，本发明针对TDSS系统多播/广播业务，提出一种基于时间同步的协作传输方案。系统模型如图1所示，设源节点到中继节点存在多跳中继，可将所有节点划分为源节点、直抄域节点、一级中继域节点，直到N级中继域节点。

则源节点发送广播信息的过程中(eg.广播校时等)，集中器首先进行一次广播，则直抄域节点获得信息；接着直抄域节点进行下一跳广播，为了提升广播质量，源节点利用其获得的全局信道质量信息，基于最大化最小信噪比准则，从正确接收到信息的直抄域节点中选择两个进行传输；两个被选出的直抄域节点进行协同Alamouti编码后广播发送，则下一级中继节点以及第一跳未正确解调的直抄域节点接收广播信号，并基于最大似然准则完成信息的接收，如此进行完成信息到一级中继域节点的传输；如此反复，可以完成信息到所有节点的广播，如图2所示。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

附图说明

图1为本发明TDSS系统多级中继传输系统模型示意图；

图2为本发明多跳协作编码传输示意图；

图3为双节点Alamouti编码示意图；