專利名稱：一種電力載波高速多載波復用方法及系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通信領域，尤其涉及ー種電カ載波高速多載波復用方法、設備以及系統(tǒng)。
背景技術：
低壓電カ載波網(wǎng)絡中物理層通信能力是低壓電カ載波通信的基礎，是保證鄰近節(jié)點互通與確保低壓電カ載波通信網(wǎng)絡連通性的關鍵。低壓電カ載波通信物理層通信主要任務是提高抗干擾和信息傳輸速率。在低壓電カ載波網(wǎng)絡中為了提高物理層通信的通信能力，國內(nèi)外常常采用不同的調(diào)制方法與編碼方式、糾錯方法、交織方法以及各種頻分復用方法。目前最流行的頻分復用方法是正交頻分復用(OFDM)，在窄帶低壓電カ載波通信領域有G3和PRME兩個國際標準，中國也制定了相應的標準。
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OFDM的優(yōu)點在于使用一個OFDM符號中的ー組正交子載波并行傳輸ー個或多個字節(jié)的數(shù)據(jù)位，傳輸方式如圖1所示，從而提高信息傳輸速率。然而，在實際的窄帶電カ載波通信系統(tǒng)中OFDM的傳輸信息的總速率在數(shù)值上小于最高子載波頻率的1/3。
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OFDM能提高頻譜利用率，抗符號間干擾和多徑干擾，因此在2MHz以上通信中廣泛應用。在干擾小的環(huán)境下OFDM也具有優(yōu)良的性能。然而，在干擾大、特別是周期性干擾強的環(huán)境下其性能大大下降，甚至不如單載波通信。因此，在電網(wǎng)干擾較小的環(huán)境下窄帶OFDM信息速率高，而在中國窄帶OFDM性能就會大大變差，信息速率大大下降。窄帶OFDM在中國電網(wǎng)性能下降的原因(I)由于窄帶低壓電カ載波通信在9KHz-500KHz，目前該頻段全頻前端模擬電路設計困難，通信產(chǎn)品只能使用部分頻段，子載波不能全部利用，理論信息速率大打折扣。而在2MHz以上則不存在這ー問題。(2)中國電カ網(wǎng)絡周期干擾、隨機干擾嚴重。由于窄帶OFDM使用許多低速度正交子載波并行傳輸來提高信息速率，因此信息包占用時間很長，G3CFH為9. 035毫秒，PRIMEHEADER為4. 48毫秒，如此長的物理層頭信息抗干擾能力較低，常常被3. 3毫秒的周期性干擾破壞，信息速率大大降低。(3)OFDM中數(shù)據(jù)首先進行串并轉(zhuǎn)換，常常采用8個正交子載波并行傳輸ー個字節(jié)的數(shù)據(jù)位，此8個子載波間數(shù)據(jù)耦合性強，在傳輸過程中一個子載波受到干擾，則該字節(jié)數(shù)據(jù)發(fā)送錯誤。與單載波相比，顯然8載波受到干擾破壞的概率増大了，即物理層抗干擾能力降低了。由此可見窄帶OFDM在物理層上抗周期干擾與隨機干擾能力下降，故常常結合過零傳輸或編碼等技術來提高抗干擾能力，而相關抗干擾技術的應用會大大降低信息傳輸?shù)膶嶋H速率。發(fā)明人在實施本發(fā)明的過程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術中缺少ー種能夠克服電網(wǎng)中各種惡劣周期干擾、隨機干擾、同頻干擾、頻率衰落等因素對物理層通信的影響，同時保持較高的信息傳輸速率，較佳的載波復用方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明的主要目的是提供ー種高速多載波復用方法及系統(tǒng)以解決現(xiàn)有技術中不能解決窄帶電カ載波中周期性干擾和隨機干擾問題。為了達到上述目的，本發(fā)明提供了ー種高速多載波復用方法，具體包括采用全頻獨立多載波策略將需要傳送的信息分布多個在低、中、高不同頻段上并以獨立子載波形式進行傳輸；采用高速單載波短數(shù)據(jù)包策略，縮短數(shù)據(jù)包寬度同時提高子載波的信息傳輸速度，在保證低壓電カ載波通信總體的信息傳輸速率的前提下進行傳輸。本發(fā)明還提供了ー種高速多載波復用系統(tǒng)，包括全頻獨立多載波模塊，用于將需要傳送的信息分布多個在低、中、高不同頻段上并以獨立子載波形式進行傳輸；高速單載波短數(shù)據(jù)包模塊，用于縮短數(shù)據(jù)包寬度同時提高子載波的信息傳輸速度，在保證低壓電カ載波通信總體的信息傳輸速率的前提下進行傳輸。本發(fā)明的高速多載波復用方法及系統(tǒng)針對窄帶OFDM單載波信息速率低、數(shù)據(jù)包長，容易遭到周期干擾破壞(特別是中國電網(wǎng)普遍存在的3. 3毫秒周期干擾)，窄帶OFDM信號抗周期干擾能力差以及窄帶OFDM子載波間信息耦合性強，抗隨機干擾能力下降問題，采用高速單載波短數(shù)據(jù)包與 全頻獨立多載波策略，從頻域與時域上增強抗干擾能力，克服了電網(wǎng)中各種惡劣周期干擾、隨機干擾、同頻干擾、衰落、阻抗變化等因素對物理層的影響，提高了物理層通信能力，解決了點對點通信問題，保證了低壓電カ載波通信網(wǎng)絡連通性。


為了更清楚的說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見的，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為現(xiàn)有技術中正交子載波并行傳輸方式示意圖；圖2為本發(fā)明實施例的ー種高速多載波復用的方法實施步驟圖；圖3為本發(fā)明實施例的全頻獨立多載波策略實現(xiàn)方法步驟圖；圖4為本發(fā)明實施例的全頻獨立多載波傳輸方式示意圖；圖5為本發(fā)明實施例的ー種高速多載波復用的系統(tǒng)框圖。
具體實施例方式下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然所描述的實施例僅是本發(fā)明的一部分實施例，不是全部的實施例，基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。窄帶OFDM子載波數(shù)據(jù)耦合性強，子載波間信息彼此不獨立，一個子載波信號遭到破壞，則相關的八個子載波數(shù)據(jù)均無效，為此需要通過編碼、糾錯等技術進行彌補，而彌補措施需要進ー步增加數(shù)據(jù)長度，且增加的數(shù)據(jù)依然會遭到同樣的破壞。另外由于窄帶OFDM子載波信息速率低、數(shù)據(jù)包長，容易遭到周期干擾(特別是中國電網(wǎng)普遍存在的3. 3毫秒周期干擾)破壞。為解決上述兩個問題本發(fā)明分別采用了獨立多載波策略和高速數(shù)據(jù)包策略。本發(fā)明實施例一方面提供了ー種高速多載波復用的方法，實施方法如圖2所示，具體為步驟S1:采用全頻獨立多載波策略將需要傳送的每一組數(shù)據(jù)分布多個在低、中、高不同頻段上并以獨立子載波形式進行傳輸，具體實施方式
可參見圖3所示，如下步驟Sll :將所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息拆分成固定字節(jié)大小的數(shù)據(jù)包，并且將數(shù)據(jù)包整體復制多個樣本。步驟S12 :將上述復制的同一數(shù)據(jù)包的多個相同的樣本分別分布在不同頻段不同的子載波上。上述不同頻段包含低，中，高三個頻段屬于不同的頻譜，以使全部頻譜上都分布有需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。步驟S13 :將上述分布在不同頻譜的各個包含需要傳輸數(shù)據(jù)所有字節(jié)的子載波數(shù)據(jù)完全獨立并行傳輸，傳輸方式如圖4所示。即使某些頻率載波受到干擾，總存在某些或某個載頻不受干擾，上述傳輸?shù)淖虞d波只要有一個子載波的數(shù)據(jù)包沒有遭到破壞，數(shù)據(jù)便傳輸成功，從頻域上提高抗干擾能力。上述采用的獨立多載波策略從頻域角度將同一數(shù)據(jù)分布在不同的頻譜上，并以獨立子載波形式傳輸，由于載波間彼此獨立，可以采用多個不同頻段的模擬前端電路對全頻段覆蓋，在頻域上利用整個9KHZ-500KHZ頻段，當某個載波被干擾破壞，其他沒有被破壞的載波片段依然可以保證信息的準確傳輸，即從頻域上提高了抗干擾能力。并且由于干擾對所有頻譜上同一數(shù)據(jù)同時破壞的概率極低，因此全頻獨立多載波具有非常優(yōu)異抗衰落、抗隨機干擾、抗同頻干擾和適應阻抗變化能力。步驟S2 :采用高速單載波短數(shù)據(jù)包策略，縮短數(shù)據(jù)包寬度同時提高子載波的信息傳輸速度，在保證低壓電カ載波通信總體的信息傳輸速率的前提下進行傳輸。采用高速單載波短數(shù)據(jù)包策略的具體方法為縮短數(shù)據(jù)包寬度，短數(shù)據(jù)包長度應為不大于周期性干擾周期的數(shù)值寬度，即要小于等于0. Ols,使得數(shù)據(jù)包長度減小，本發(fā)明中數(shù)據(jù)包長度僅為現(xiàn)有標準OFDM PRME與OFDM G3的十分之一，使得數(shù)據(jù)包能夠更容易穿過干擾間隙，從時域上提高抗干擾能力，具有非常優(yōu)異的抗干擾能力。同時提高子載波的信息傳輸速度，本發(fā)明中采用單載波進行短數(shù)據(jù)包的傳輸，在保證低壓電カ載波通信總體的信息傳輸速率的情況下進行傳輸，提高信息傳輸速率。采用高速單載波短數(shù)據(jù)包策略，縮短數(shù)據(jù)包寬度同時提高子載波的信息傳輸速度，高速數(shù)據(jù)包不僅可以提高數(shù)據(jù)傳輸效率，更重要的是在時域上短小的數(shù)據(jù)包能夠有效的穿過干擾噪聲的間隙，從時域上提高抗干擾能力，從而保證低壓電カ載波通信總體的信息傳輸速率。本發(fā)明實施例采用高速短數(shù)據(jù)包與全頻獨立多載波策略，從頻域與時域上增強抗干擾能力，克服了電網(wǎng)中各種惡劣周期干擾、隨機干擾、同頻干擾、衰落、阻抗變化等因素對物理層的影響，提高了物理層通信能力，解決了點對點通信問題，保證了低壓電カ載波通信網(wǎng)絡連通性。本發(fā)明的另一方面將結合具體的實際應用對實施例一的高速多載波復用方法做進ー步的詳細說明，本實施例中以傳輸數(shù)據(jù)信息中拆分后包含10101011，大小256bit的數(shù)據(jù)包為例進行說明，當然并不引以為限，采用本發(fā)明的高速多載波復用的方法具體如下步驟S1:將大小為256bit的數(shù)據(jù)包整體復制為8份，取代現(xiàn)有技術中需要將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包拆分為8份，以保證每個傳輸?shù)妮d波上包含要傳輸數(shù)據(jù)的全部字節(jié)數(shù)據(jù)位。步驟S2 :將上述復制8份的數(shù)據(jù)包分別分布在低，中，高三個不同頻段上，使9KHz-500KHz整個頻段上都包含上述需要傳送的數(shù)據(jù)包的載波。步驟S3 :將上述分布在不同頻譜上的8子載波數(shù)據(jù)完全獨立在不同的信道上進行并行傳輸，具體可參見圖4所示。步驟S4 :縮短上述單載波數(shù)據(jù)包的寬度同時提高子載波的信息傳輸速度，使數(shù)據(jù)包的長度不大于周期性干擾周期的數(shù)值寬度，在保證低壓電カ載波通信總體的信息傳輸速率的前提下進行傳輸，這樣就提高了并行傳輸?shù)乃俣?，以提高載波通信總體的信息傳輸速率。本發(fā)明的實施例中將需要傳送的數(shù)據(jù)包整體復制取代現(xiàn)有技術中將數(shù)據(jù)包拆分進行傳輸，并采用全頻獨立多載波策略將數(shù)據(jù)分布多個在低、中、高不同頻段上的獨立子載波進行傳輸，即使某些頻率載波受到干擾，總存在某些或某個載頻不受干擾，從頻域上提高抗干擾能力；并采用高速單載波短數(shù)據(jù)包策略，縮短數(shù)據(jù)包寬度，使得數(shù)據(jù)包能夠穿過干擾間隙，從時域上提高抗干擾能力，同時也提高子載波的信息傳輸速度，保證低壓電カ載波通信總體的信息傳輸速率。本發(fā)明實施例提供 了ー種高速多載波復用的系統(tǒng)10，如圖5所示，包括全頻獨立多載波模塊11，用于將多個分布在低、中、高不同頻段上包含需要傳輸數(shù)據(jù)包的全部信息的獨立子載波進行傳輸。高速短數(shù)據(jù)包模塊12，用于提高子載波的信息傳輸速度，保證低壓電カ載波通信總體的信息傳輸速率。本發(fā)明的高速多載波復用方法、設備及系統(tǒng)針對窄帶OFDM單載波信息速率低、數(shù)據(jù)包長，容易遭到周期干擾破壞(特別是中國電網(wǎng)普遍存在的3. 3毫秒周期干擾)，窄帶OFDM信號抗周期干擾能力差以及窄帶OFDM子載波間信息耦合性強抗隨機干擾能力下降問題，采用高速短數(shù)據(jù)包與全頻獨立多載波策略，從頻域與時域上增強抗干擾能力，克服了電網(wǎng)中各種惡劣周期干擾、隨機干擾、同頻干擾、衰落、阻抗變化等因素對物理層的影響，提高了物理層通信能力，解決了點對點通信問題，保證了低壓電カ載波通信網(wǎng)絡連通性。通過以上的實施方式的描述，本領域的技術人員可以清楚地了解到本發(fā)明可以通過軟件實現(xiàn)，也可以借助軟件加必要的通用硬件平臺的方式來實現(xiàn)?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術方案可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該軟件產(chǎn)品可以存儲在一個非易失性存儲介質(zhì)(可以是⑶-ROM，U盤，移動硬盤等)中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，服務器，或者網(wǎng)絡設備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述的方法。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施例，但本發(fā)明的特征并不局限于此，任何熟悉該項技術的人在本發(fā)明領域內(nèi)，可輕易想到的變化或修飾，都應涵蓋在以下本發(fā)明的申請專利范圍中。
權利要求
1.ー種電カ載波通信高速多載波復用方法，其特征在于，具體包括 采用全頻獨立多載波策略將需要傳送的信息分布多個在低、中、高不同頻段上并以獨立子載波形式進行傳輸； 采用高速單載波短數(shù)據(jù)包策略，縮短數(shù)據(jù)包寬度同時提高子載波的信息傳輸速度，在保證低壓電カ載波通信總體的信息傳輸速率的前提下進行傳輸。
2.如權利要求1所述的高速多載波復用方法，其特征在于，所述全頻獨立多載波策略的實施方法為 將所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息拆分為固定字節(jié)大小的數(shù)據(jù)包并復制為多個相同的樣本； 將所述復制的多個相同的樣本分別分布在不同頻段不同的子載波上； 將上述分布在不同頻譜的各個包含需要傳輸數(shù)據(jù)所有字節(jié)的子載波數(shù)據(jù)完全獨立并行傳輸。
3.如權利要求1所述的高速多載波復用方法，其特征在于，所述高速短數(shù)據(jù)包長度為不大于周期性干擾周期的數(shù)值寬度。
4.如權利要求1所述的高速多載波復用方法，其特征在于，全部頻譜上都分布有需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的子載波。
5.ー種高速多載波復用的系統(tǒng)，其特征在于，包括 全頻獨立多載波模塊，用于將需要傳送的信息分布多個在低、中、高不同頻段上并以獨立子載波形式進行傳輸； 高速單載波短數(shù)據(jù)包模塊，用于縮短數(shù)據(jù)包寬度同時提高子載波的信息傳輸速度，在保證低壓電カ載波通信總體的信息傳輸速率的前提下進行傳輸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電力載波通信高速多載波復用的方法及系統(tǒng)，采用全頻獨立多載波策略將需要傳送的信息分布多個在低、中、高不同頻段上并以獨立子載波形式進行傳輸，即使某些頻率載波受到干擾，總存在某些或某個載頻不受干擾，從頻域上提高抗干擾能力；并采用高速單載波短數(shù)據(jù)包策略，縮短數(shù)據(jù)包寬度，使得數(shù)據(jù)包能夠穿過干擾間隙，從時域上提高抗干擾能力，同時也提高子載波的信息傳輸速度，保證低壓電力載波通信總體的信息傳輸速率。通過本發(fā)明可以提高物理層通信能力，解決點對點通信問題，保證了低壓電力載波通信網(wǎng)絡連通性。
文檔編號H04L27/26GK103036831SQ20111028216
公開日2013年4月10日 申請日期2011年9月16日 優(yōu)先權日2011年9月16日
發(fā)明者洪利, 陳仲錢 申請人:北京廣聯(lián)智能科技有限公司