一种低压电力载波通信方法技术

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。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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
基于现有技术存在的不足，本专利技术提供，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。 电力线上的信号衰减随频率增长有增加的趋势，并且频率越高传输线效应越明 显，发生谐振的可能性越大，导致在某些频率下衰减会迅速增加。同时，电力线上的多径效 应类似于无线空间信道，差别在于前者的多径传输的路线是有限的，因此，可以认为电力线 是一个频率选择性的多径信道。在建立模型时，得到传输函数：式中，i为多径分量号为线路衰减系数，&是衰减因子，顆:为传播速度，I为第i 条分径的长度，1为系数。 信道编码是按一定的规律给数字序列M增加一些多余的码元，使不具有规律性的 信息序列M变换为具有某种规律性的数字序列Y (码序列)。也就是说，码序列中信息序列 的各码元与多余码元之间是相关的。在接收端译码器利用这种预知的编码规则来对接收序 列R译码，从而发现R中是否有误码并纠正其中的差错。根据相关性来检测和纠正传输过 程中产生的差错。通常采用的编码方式有：卷积码、RS码、BCH码和Turbo码等。信道编码 纠正衰落信道中信号传输过程出现的随机错误。 前向纠错技术的信道编码能纠正传输中的随机错误，对突发错误的纠正能力很 差。信道交织的技术就是使信道中的错误随机化，交织的做法是按照某种规则将数据流重 新编排组合，当信道出现突发错误造成局部数据流大片误码时，接收机解交织过程，会将连 续的误码随机分配到整个数据流中，再通过信道解码纠正随机错误。 串并转换是在数字多载波通信技术负责将串行的数据流转换为并行的数据流，并 行数据处理后，再负责将并行的数据恢复为串行的数据流。发送端数据流经串并转换，分配 到N个子信道中并行传输，从而使每个子信道的码元持续时间相应的增加为原来的N倍，因 此可以有效减少由于信道的多径时延扩展对系统的影响。 低压电力线上并联着的许多负载对信号的衰落影响很大，例如用于调整电网功率 因数的电容，对于载波通信信号来说，相当于短路，因此，需要考虑电力载波通信中信号的 衰减特性，衰减特性为：式中D为耦合衰减，Ι|?:为信号源电压，为接收电压。 同步对数字通信系统来说至关重要，没有精确的同步就不能对传送的数据进行可 靠的恢复。 在OFDM中同步有四种： 载波同步：当采用同步解调和相干检测时，接收端需要提供一个与发射端调制载波同 频同相的相干载波， 符号同步：是使接收端得到与发送端周期相同的符号序列，并确定每个符号的起止时 亥Ij，实现块同步和帧同步， 采样值频率同步：当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低压电力载波通信方法，其特征在于，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。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马新攀，
申请(专利权)人：河南行知专利服务有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41