基于ofdm調(diào)制的窄帶電力線通信工頻零點(diǎn)傳輸方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種傳輸方法，特別是涉及一種基于OFDM調(diào)制的窄帶電力線通信工頻零點(diǎn)傳輸方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電力線載波通信技術(shù)是利用電力線作為媒介進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N通信方式，具有天然的優(yōu)勢。隨著國家智能電網(wǎng)的逐步建立，低壓電力線載波通信技術(shù)在電能及各種能源計(jì)量領(lǐng)域得到了深入應(yīng)用，并且電力線載波通信在家用電器自動化控制等領(lǐng)域的應(yīng)用范圍和前景將會十分廣泛，因此，電力線載波通信具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和顯著的社會效益。
[0003]正交頻分復(fù)用(OrthogonalFrequency Divis1n Multiplexing，縮寫為 OFDM)是一種特殊的多載波信號調(diào)制方法，與原來的FSK、PSK等單載波調(diào)制方式相比，提高了通信速率，并且能夠有效對抗頻率選擇性衰落，具有更高的抗噪聲性能，更適用于電力線信道環(huán)境。目前國際上針對低壓窄帶電力線通信制定了一系列標(biāo)準(zhǔn)，如ITU-T G.990X系列標(biāo)準(zhǔn)、IEEE Std 1901.2標(biāo)準(zhǔn)、G3-PLC標(biāo)準(zhǔn)、PRME標(biāo)準(zhǔn)等，均采用了 OFDM調(diào)制技術(shù)，且ITU-TG.9903和IEEE Std 1901.2標(biāo)準(zhǔn)均基于G3-PLC標(biāo)準(zhǔn)制定，是對該標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)的肯定。不過，由于中國電網(wǎng)分布范圍廣泛、使用人口眾多，且很多地區(qū)存在線路不規(guī)整，用電環(huán)境噪聲大，供電范圍大，電壓不穩(wěn)定，不合格漏電保護(hù)器容易跳閘等問題，這些與國外，尤其是歐美電力線通信發(fā)展較快地區(qū)的電網(wǎng)環(huán)境完全不同，因此需要根據(jù)中國電網(wǎng)環(huán)境對G3-PLC標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改進(jìn)，從而發(fā)揮更好的通信性能。
[0004]由于在工頻交流過零點(diǎn)附近，各種干擾與噪聲相對比較小，信道環(huán)境更干凈，更適合數(shù)據(jù)傳輸，而目前國際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)均未考慮工頻零點(diǎn)傳輸模式，因此，本發(fā)明在G3-PLC標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上增加工頻零點(diǎn)傳輸技術(shù)，只在工頻過零點(diǎn)附近傳輸信號，其他時段不傳輸。工頻零點(diǎn)傳輸對發(fā)送節(jié)點(diǎn)的電源功率輸出要求較低，可降低電源器件的成本，同時，間歇性發(fā)送的載波信號可有效避免漏電保護(hù)開關(guān)誤跳閘。并且，本發(fā)明可兼容G3-PLC標(biāo)準(zhǔn)中原有的連續(xù)傳輸模式。
[0005]專利申請?zhí)?01410011148.5的中國發(fā)明專利公開了一種適應(yīng)于電力線通信過零點(diǎn)傳輸?shù)腛FDM幀設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)也是采用OFDM的方式在電力線上交流過零點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)的猝發(fā)通信，但是該發(fā)明無法兼容國際相關(guān)的通信標(biāo)準(zhǔn)，且其FFT點(diǎn)數(shù)為1024點(diǎn)，采樣頻率為2MHz，與G3-PLC標(biāo)準(zhǔn)相比實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜，且無法保證其硬件電路通信性能。
[0006]同時，專利申請?zhí)?0120378047.2的中國發(fā)明專利公開了一種適用于低壓電力線的高速載波通信技術(shù)，基于交流市電工頻同步技術(shù)，但其系統(tǒng)基于FSK擴(kuò)頻載波通信技術(shù)，與OFDM調(diào)制技術(shù)相比，速率較低，無法滿足智能電網(wǎng)及家庭智能控制大數(shù)據(jù)量、高速率的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于OFDM調(diào)制的窄帶電力線通信工頻零點(diǎn)傳輸方法，其在兼容國際標(biāo)準(zhǔn)的同時，使通信系統(tǒng)更適用于中國電網(wǎng)環(huán)境，提高了系統(tǒng)的抗噪聲性能，同時保證了較高的通信速率。
[0008]本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的:一種基于OFDM調(diào)制的窄帶電力線通信工頻零點(diǎn)傳輸方法，其特征在于，其包括以下步驟:
[0009]步驟一:確認(rèn)物理層需要處理及發(fā)送的原始報(bào)文；
[0010]步驟二:按照G3-PLC標(biāo)準(zhǔn)對原始報(bào)文進(jìn)行FEC編碼及OFDM調(diào)制，形成幀報(bào)文；
[0011]步驟三:根據(jù)系統(tǒng)需求，判斷是否按照工頻零點(diǎn)傳輸模式發(fā)送幀報(bào)文；
[0012]步驟四:如果需要按照工頻零點(diǎn)傳輸模式發(fā)送幀報(bào)文，則首先配置幀報(bào)文格式；
[0013]步驟五:按照工頻零點(diǎn)傳輸模式，定時發(fā)送配置好的幀報(bào)文；
[0014]步驟六:如果不需要按照工頻零點(diǎn)傳輸模式發(fā)送幀報(bào)文，即按照原G3-PLC標(biāo)準(zhǔn)中的連續(xù)傳輸模式發(fā)送幀報(bào)文，配置幀報(bào)文格式；
[0015]步驟七:按照連續(xù)傳輸模式，定時發(fā)送配置好的幀報(bào)文；
[0016]步驟八:接收端自適應(yīng)接收幀報(bào)文，通過判斷前導(dǎo)符結(jié)束位置與工頻零點(diǎn)的關(guān)系，判斷是否按照工頻零點(diǎn)傳輸模式接收幀報(bào)文；
[0017]步驟九:按照工頻零點(diǎn)傳輸模式，根據(jù)幀報(bào)文格式配置情況，按照G3-PLC標(biāo)準(zhǔn)中的OFDM解調(diào)及FEC解碼方式解調(diào)接收數(shù)據(jù)；
[0018]步驟十:按照連續(xù)傳輸模式，根據(jù)幀報(bào)文格式配置情況，按照G3-PLC標(biāo)準(zhǔn)中的OFDM解調(diào)及FEC解碼方式解調(diào)接收數(shù)據(jù)；
[0019]步驟十一:獲得接收端解調(diào)報(bào)文，完成物理層接收及處理。
[0020]優(yōu)選地，所述步驟四的幀報(bào)文格式和步驟六的幀報(bào)文格式都包括前導(dǎo)符、同步頭及數(shù)據(jù)的配置。
[0021]優(yōu)選地，所述步驟五的發(fā)送端在發(fā)送信號時控制三相中某相位工頻零點(diǎn)位置，恰好位于前導(dǎo)符的中間位置。
[0022]優(yōu)選地，所述步驟七的發(fā)送端在發(fā)送信號時控制前導(dǎo)符結(jié)束位置，恰好位于本相位的工頻零點(diǎn)位置。
[0023]優(yōu)選地，所述步驟八若滿足土 Λ= 3.33ΧΝ+1.44±0.2 (ms)，則認(rèn)為是工頻零點(diǎn)傳輸模式；若滿足Λ= 3.33 X N±0.2 (ms)，則認(rèn)為是連續(xù)傳輸模式。
[0024]本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于:本發(fā)明在兼容國際標(biāo)準(zhǔn)的同時，使通信系統(tǒng)更適用于中國電網(wǎng)環(huán)境，提高了系統(tǒng)的抗噪聲性能，同時保證了較高的通信速率，另外可以兼容青島東軟載波科技股份有限公司原基于OFDM調(diào)制的高速低壓窄帶電力線載波通信系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0025]為了更清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)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。
[0026]圖1為本發(fā)明的工頻零點(diǎn)傳輸模式示意圖。
[0027]圖2為本發(fā)明的基于OFDM調(diào)制的窄帶電力線通信方法的流程示意圖。
[0028]圖3為數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖4為本發(fā)明的工頻零點(diǎn)傳輸模式中同步頭和數(shù)據(jù)的配置示意圖。
[0030]圖5為本發(fā)明的工頻零點(diǎn)傳輸模式定時發(fā)送前導(dǎo)符位置示意圖。
[0031]圖6為本發(fā)明的連續(xù)傳輸模式定時發(fā)送前導(dǎo)符位置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。
[0033]如圖1所示，由于中國電網(wǎng)工頻為50Hz，對應(yīng)周期為20ms，在工頻零點(diǎn)傳輸模式下，本發(fā)明以工頻半周期1ms為單位，將電力線信道劃分為多個與工頻同步的時段，每個時段以工頻過零點(diǎn)為中心，在不超過工頻半周期三分之一的時間段(約為3.33ms)內(nèi)傳輸信號。物理層幀的前導(dǎo)符、同步頭及數(shù)據(jù)的持續(xù)時間均限制在上述時間段內(nèi)，但可以拆分為多個時間段進(jìn)行傳輸。工頻零點(diǎn)傳輸模式需要芯片外部過零電路加芯片內(nèi)部過零計(jì)時器共同完成，過零計(jì)時器在每次檢測到零點(diǎn)信號后，對計(jì)數(shù)器值清零并重新統(tǒng)計(jì)，以便于計(jì)算工頻零點(diǎn)位置關(guān)系。
[0034]如圖2所示，本實(shí)施例提供一種基于OFDM調(diào)制的窄帶電力線通信工頻零點(diǎn)傳輸方法，包括如下步驟:
[0035]步驟1:確認(rèn)物理層需要處理及發(fā)送的原始報(bào)文。
[0036]步驟2:按照G3-PLC標(biāo)準(zhǔn)對原始報(bào)文進(jìn)行FEC編碼及OFDM調(diào)制，形成幀報(bào)文。
[0037]幀報(bào)文指G3-PLC標(biāo)準(zhǔn)物理層支持的兩種幀類型:數(shù)據(jù)幀和應(yīng)答幀。數(shù)據(jù)幀是物理層數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕締卧汕皩?dǎo)符(Preamble)、同步頭(FCH)和數(shù)據(jù)(Payload)構(gòu)成，如圖3所示。應(yīng)答幀則只包