[发明专利]数字脉冲间隔调制电力线载波通信方法与收发装置

说明书

                            技术领域

本发明涉及一种载波数字脉冲间隔调制C-DPIM(carrier digital pulse intervalmodulation)电力线数据通信方法与收发装置。

                            背景技术

将低压电力网络开发成为信息接入网，利用电网进行高速可靠的数据通信的新技术成本低，实施方便，是目前人们研究的热点。目前，计算机、通信技术、微控制技术与消费电子产品的密切结合和渗透，使家用电气产品逐步步入家庭自动化，信息家电产品的有机集成则形成了家庭网络。在家庭网络中，其传输信号可分为两类，一是低速信号，如控制命令和数据量较少、实时性要求不高的水、电、气抄表信息，电灯、空调等传统家电的控制，防盗、防火报警等信息。另一种是高速信号，如视频、音频信号等。

由于低压电力线网络的时变性、衰减较大(尤其是电力负载为容性时，对载波通信信号近乎短路)及各种复杂干扰噪声的存在，使得电力线载波通信技术长期以来在国内难以得到推广应用。利用低压电力网进行载波通信，目前采用的电力载波专用芯片有LM1893，ST7536，ST7537等，虽然它们针对电力线的信道特性采取了一些抗干扰措施，但其采用的调制解调技术是较落后的FSK方式，通信传输距离仍较短，在几百米的距离范围内难以做到正常接收，用电高峰时无法传输信息而导致瘫痪，达不到实用要求。SSC P300是INTELLON公司采用最新通信技术设计的电力线载波MODEM芯片，它采用了扩频(CHIRP方式)调制解调技术，现代DSP技术及标准的CEBUS协议，但其在国内电力线载波通信抄表等领域的使用效果并不明显。究其原因，SSC P300是针对北美地区频率标准、电网特性及家庭自动化(一家一户式独立住宅)而设计的。由于电力线上存在50HZ及其倍数频率信号的强窄带干扰及背景噪声，加之我国对电网谐波的控制没有欧美严格，电力线专用通信芯片技术与方法不适应国内电网特性，目前国内外还没有一种真正适合我国电网特性的、价格合理的低压电力线载波通信芯片技术与方法能做到在几百米的距离范围内及用电高峰时实现正常的数据通信。

                        发明内容

本发明的目的是提供一种适用于我国电力线电网特性的电力线数据通信方法与收发装置，对电力线网络复杂多变的背景噪声及周期性强干扰具有强抑制作用，与现有电力线数据通信方法相比，在性能价格比方面有明显提高。

本发明所采用的技术方案：采用线性扫频Chirp扩频载波作为脉冲捕获信号的载波数字脉冲间隔调制C-DPIM(carrier digital pulse interval modulation)通信方法在电力线或其它有线通信介质上实现数据通信。该方法包括发送端对数据源进行编码、信号调制和发送，接收端对信号的接收与数据解码。发送方法包括：

1)首先将数据源转换成Log₂N即N-DPIM幀数据符号。N为两脉冲之间的时间间隔内所含的最大基本时隙(slot)数。DPIM的信号结构图如图1所示，1表示“K个DPIM幀”，2表示“N个基本时隙”，3表示“线性扫频Chirp载波”。为了避免干扰的影响，每一个DPIM脉冲后附加一个基本时隙作为保护带。每一个符号以一个DPIM脉冲开始，紧跟着与被发送数据十进制数相对应的基本时隙(slot)数。时隙宽度等于一个DPIM脉冲宽度，即每一个线性扫频Chirp信号序列的持续时间。DPIM的每Log₂N个数位被映射到N个可能的符号中的一个，例如，当N＝4时，源数据转换成N-DPIM幀数据符号原理如表1所示。

2)按照已转换的N-DPIM幀数据符号产生DPIM信号。DPIM幀的长度即两脉冲之间的时间间隔随着发送数据的不同而变化，DPIM幀间隔长度代表了要传送的信息。每K个DPIM幀中包含一个前导码，它占有一个DPIM幀，但其脉冲间隔长度固定为3N。定义一个数据块(block)由K-1个DPIM幀组成，即Log₂N乘K-1个二进制数据位。因而一个数据块包含有K-1个脉冲和一个前导码脉冲，块长度在3N+NK-1和3N+K-1之间变化。