本发明专利技术涉及用于在MIMO窄带电力线通信中的碰撞率降低的系统和方法。本发明专利技术涉及生成用于MIMO窄带电力线通信的帧结构的方法和系统。一种可利用OFDM操作的、用于生成具有适当前导部分的MIMO帧(500B、500E)的PLC网络系统(100)和方法(700A、700B)，其配置为提供传统PLC装置(108-1至108-M)的后向兼容性，并且有助于不同接收器任务，如，帧检测和符号定时、信道估计和自动增益控制(AGC)等，其包括在存在脉冲噪声和PLC网络(100)的频率选择性信道时的鲁棒前导检测。为了降低在网络中的碰撞，MIMO PLC传输器装置(204)可以选择性地扰动传统FCH数据以便确保传统PLC接收器(108-1至108-M)的最大退避时间。
【技术实现步骤摘要】
【专利说明】用于在ΜΙΜΟ窄带电力线通信中的碰撞率降低的系统和方 法 优先权的声明和相关专利申请 本正式申请基于下列在先的美国临时专利申请（一个或更多）要求优先权：（i) 以 Mostafa Sayed Ibrahim, Il Han Kim, Tarkesh Pande 和 Anuj Batra 的名义于 2014 年 9 月 30 日提交的申请号为 62/057, 649 的 "FRAME STRUCTURE AND ROBUST PREAMBLE DETECTION FOR M頂0 NARROWBAND POWER LINE COMMUNICATION(用于fflMO窄带电力线通信 的帧结构和鲁棒前导检测）";（ii)以Mostafa Sayed Ibrahim, Il Han Kim, Tarkesh Pande 和Anuj Batra的名义于2014年9月30日提交的申请号为62/057,661的"CYCLIC SHIFT SELECTION FOR THE TRANSMISSION OF M頂0 NARROWBAND POWER LINE COMMUNICATION(用 于ΜΙΜΟ窄带电力线通信传输的循环移位选择）";和（iii)以Mostafa Sayed Ibrahim, Il Han Kim, Tarkesh Pande和Anuj Batra的名义于2014年9月30日提交的申请号为 62/057, 669 的"COLLISION RATE REDUCTION TECHNIQUE FOR M頂0 NARROWBAND POWER LINE COMMUNICATION(用于MMO窄带电力线通信的碰撞率降低技术）"；其中的每个因此通过引 用全面地并入。
所公开的实施例通常涉及包括电力线通信的通信领域。
技术介绍
电力线通信（PLC)包括用于通过相同媒介（即，电线或导体）通信数据的系统，其 还用来将电力传输到住宅、楼宇以及其他场所。一旦应用PLC系统，其可以使能大量应用， 包括，例如，自动读表和加载控制（即，实用型应用）、汽车使用（如，充电电动汽车）、家庭 自动化（如，控制家用电器、灯等）和/或计算机网络（如，互联网接入）等。 以3至500kHz频带运行的窄带电力线通信（NB-PLC)作为支持新兴的智能电网应 用的方案已经获益，其旨在优化电网的效率和可靠性。由于PLC比现存的电力线设施更低 的布局成本，其对于智能电网应用特别有吸引力。 已知PLC信道是对于数字通信具有高度挑战性的环境，因为其不得不对抗能够高 度随机的脉冲噪声的爆发。进一步地，PLC的频率选择性信道能够明显限制系统性能和数 据速率。 多输入多输出（MHTO)PLC被视为有前途的技术，其用于提高数据速率同时提供应 对PLC环境中遭遇的严酷情况的鲁棒性。
技术实现思路
在MMO PLC通信中，前导（preamble)结构的设计能够是至关重要的，其能够有效 用以执行最初的接收机同步。另外，具有传统NB-PLC标准的MIMO帧结构的后向兼容性在 市场能力和可用性方面是重要问题。 本专利申请公开具有可执行程序指令于其上的系统、方法、设备、装置和相关计算 机可读媒介，以提供或以其他方式有助于在PLC网络中的基于MMO数据通信。概括地，公 开以适当的正交频分复用（OFDM)调制方案运行的PLC网络的各方面，以生成具有适当前导 部分的MMO帧，其配置为提供与传统PLC装置的后向兼容性并且有助于不同接收器任务 (如，帧检测和符号定时、信道估计和自动增益控制（AGC))，其包括在脉冲噪声和PLC网络 的频率选择性信道出现时的鲁棒前导检测。 在一个方面中，公开一种在PLC网络中运行的MMO帧生成方法的实施例，该PLC 网络包括一个或更多[MO PLC装置和根据传统PLC数据传输标准、使用OFDM运行的一个或 更多传统PLC装置。PLC网络可以配置为支持M頂0信道，其具有N t个传输阶段（transmit phase)或端口和Nr个接收端口。所声明的实施例还包括在对应于MMO帧的第一传输阶 段的MMO PLC装置的第一传输端口处，生成或提供与传统PLC数据传输标准（如，IEEE 1901. 2标准）兼容的传统前导（L-前导）部分，接着是包括传统FCH数据和兼容MMO的 FCH数据的第一帧控制头（FCH)部分。包括多个分量的第一兼容MMO的前导（M-前导）部 分在FCH部分之后，其中，每个分量包括SYNCM符号和相关的保护间隔以及SYNCP符号和相 关的保护间隔，其中，SYNCM符号和相关的保护间隔合称为SI，SYNCP符号和相关的保护间 隔合称为S2。第一载荷数据部分在M-前导部分之后，作为第一传输阶段的一部分。在MMO PLC装置的余下的传输端口处，其对应于MIMO帧的余下的传输阶段，分别提供由选择数量 (CS-L)循环移位的L-前导部分和FCH部分，接着是由选择数量（CS-M)循环移位的对应的 M-前导部分和各自载荷数据部分，其中，在M頂0 PLC装置的传输端口处的操作在生成MMO 帧方面在时域上大体上是同步的。 在另一个方面中，公开一种混合前导检测方法的实施例，其在PLC装置处运行以 适于在使用OFDM调制方案的PLC网络中接收数据。所声明的实施例还包括（如，在识别其 中存在前导时）基于延迟相关过程确定接收的PLC信号流中的前导开始（preamble start) 的最初估计；并且响应于在前导开始的最初估计附近的搜索范围，基于涉及指示接收的 PLC信号流中的PLC帧的开始的已知前导序列的互相关（cr 〇 s s-corre I at i on)过程，确定前 导开始的最终估计。 在又一个方面中，公开一种循环移位（CS)选择方法的实施例，该方法操作用于 MHTO PLC网络（如，网络）。所声明的实施例还包括获得、生成或以其他方式配 置具有默认的CS数量的最初CS向量，其可以应用于在耦接到MMO信道的MMO传输器处 的MMO数据信号帧的不同的传输阶段。将最初CS向量应用于MMO数据信号帧的一个或 更多部分时，L-前导部分和/或M前导部分中的至少一个经过PLC网络传输。随后，MHTO 传输器监控信道以便获得确认（ACK)帧。如果在超时期间（timeout period)内未从接收 器装置接收到ACK信号帧，则最初CS向量在迭代过程中交叉或以其他方式重新排列以用于 重新传输M頂0数据信号帧，直到接收到ACK信号帧，从而，可以提供更优的信道用于数据通 {目。 在更进一步的方面中，公开一种碰撞率降低的方法的实施例，该方法操作用于 MHTO PLC网络（如，网络），其包括MMO装置和传统装置。所声明的实施例还 包括获得、生成或以其他方式配置传统FCH数据，并且使用适合的生成多项式（如，CRC5、 CRC8等）生成用于它的CRC序列。有意扰动传统FCH数据的至少一部分以引入误差于其 中。M頂O传输器编码并且传输信号帧，其包括扰动后的传统FCH数据和未扰动的传统FCH 数据的CRC序列，其中，CRC序列将在传统PLC接收器装置处自动失效以便当传统PLC接收 器装置经由PLC网络接收MMO数据信号帧时，通过传统PLC接收器装置确保预定的退避本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可操作用于在电力线通信网络即PLC网络中的多输入多输出数据通信即MIMO数据通信的碰撞率降低方法，所述PLC网络包括一个或更多MIMO PLC装置和根据传统PLC数据传输标准、使用正交频分复用调制方案即OFDM调制方案操作的一个或更多传统PLC装置，所述PLC网络可操作以支持具有NT个传输阶段和NR个接收路径的MIMO信道，所述碰撞率降低方法包括：在MIMO PLC传输器装置处，获得传统帧控制头数据即FCH数据并且生成用于所述FCH数据的循环冗余校验序列即CRC序列，所述传统FCH数据用以填入MIMO数据信号帧的FCH部分，所述MIMO数据信号帧包括兼容MIMO的FCH数据、兼容MIMO的前导部分即M‑前导部分和载荷数据部分；扰动至少一部分所述传统FCH数据；以及编码并且传输包括扰动后的传统FCH数据和未扰动的传统FCH数据的所述CRC序列的所述MIMO数据信号帧，其中，所述CRC序列配置为在传统PLC接收器装置处失效以当所述传统PLC接收器装置经由所述PLC网络接收到所述MIMO数据信号帧时，确保所述传统PLC接收器装置预定的退避时间。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：M·S·易卜拉欣，II·H·金，T·潘德，A·巴特拉，T·M·斯加米德，D·W·沃特世，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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