[发明专利]应用宽带无线微功率电力抄表中的帧结构进行通信的方法

说明书

本发明请求保护一种应用于物联网系统中Chirp调制方式的帧结构，应用于宽带无线微功率电力抄表系统，其包括：即前导部分、帧控制部分、帧间隔部分以及载荷数据部分，整个帧结构采用相同载波频率和相同无线带宽进行传输，前导部分和帧控制部分采用固定的调制速率进行传输，该调制速率选择载荷数据可支持的最低调制速率，载荷数据部分根据帧控制中的调制速率进行动态调整转换；前导部分用于接收端对帧的监听和搜索；帧控制部分用于指示载荷数据部分使用的解析参数，帧间隔部分用于接收端接收到调制速率之后进行接收载荷数据部分的射频调整时间，载荷数据部分用于承载高层中的协议信令和业务数据。

技术领域

本发明属于物联网中的通信系统领域，提出一种应用宽带无线微功率电力抄表中的帧结构进行通信的方法。

背景技术

物联网应用场景和应用领域的多样化导致了通信需求的多样化，没有任何一种物联网通信模式能够涵盖所有的通信需求，即使到目前商用5G通信的阶段，也需要各种通信模式的补充。由于物联网无线通信系统中，通常只能使用共享频段，即不同的物联网系统竞争使用这些频段，导致了这些频段的无线干扰比较严重，信道底噪比较大，因此Chirp扩频通信在物联网通信中得到了推广使用，最为典型就是LoRaWAN系统。但是LoRaWAN系统支持速率比较低，不能满足某些对速率有要求的物联网传输情景。例如在电力抄表中，目前仅有使用频移键控(FSK)模式的窄带电力抄表，并且支持速率也比较低。根据电力部门需求，电力抄表需要支持500Kbps以上的速率，因此需要设计出支持更高传输速率的宽带无线微功率电力抄表系统。

宽带无线微功率电力抄表系统采用的无线调制方式存在两种方式，一种采用OFDM调制方式，另外一种是Chirp调制方式。为了适应调制方式在实际场景中的使用，每种调制方式都需要有特定的帧结构模式。

目前尚未存在确定的宽带无线微功率电力抄表的帧结构，其他的物联网系统，例如Lora物联网，窄带电力线抄表系统使用的调制方式，传输数据量大小，数据组织方式以及信道编解码都不同，所以帧结构也不适用于宽带无线微功率电力抄表系统。

本发明提出了一种满足宽带无线微功率电力抄表系统需求的帧结构，该系统采用Chirp调制方式，并且在实际的测试中得到证实。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种应用宽带无线微功率电力抄表中的帧结构进行通信的方法。本发明的技术方案如下：

一种应用宽带无线微功率电力抄表中的帧结构进行通信的方法，应用于宽带无线微功率电力抄表系统，帧结构中的每个比特数据采用Chirp方式进行调制和解调，其包括：

即前导部分、帧控制部分、帧间隔部分以及载荷数据部分，整个帧结构采用相同载波频率和相同无线带宽进行传输，前导部分和帧控制部分采用固定的调制速率进行传输，该调制速率选择载荷数据可支持的最低调制速率，载荷数据部分根据帧控制中的调制速率进行动态调整转换；前导部分用于接收端对帧的监听和搜索；帧控制部分用于指示载荷数据部分使用的解析参数，帧间隔部分用于接收端接收到调制速率之后进行接收射频调整时间，载荷数据部分用于承载高层中的协议信令和业务数据；所述帧控制部分由同步码、调制速率、码率、载荷物理块数目、载荷物理块长度以及校验部分组成，其中，同步码字段为固定的码字，接收端使用同步码确定帧控制部分的起始位置；调制速率字段用于指明载荷数据部分使用的Chirp调制速率，即确定帧结构中载荷数据部分的传输速率；码率字段用于指明载荷数据部分在进行信道编码时候采用的编码效率；载荷物理块数目字段用于指明载荷数据部分中包含的物理块数目；载荷物理块长度字段用于指明载荷数据部分的物理块长度；校验字段指明同步码、调制速率物理块数目以及载荷物理块长度字段的奇偶校验比特。

进一步的，所述前导部分由前导码构成，前导码可以根据实际环境需求采用变长方式。

进一步的，所述帧间隔部分由帧间隔字段组成，采用固定长度的码字，起到填充作用。