[发明专利]一种电力线载波通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种中低压电力线接入网络领域的方法，具体涉及一种电力线载波通信方法。

背景技术

中低压接入网络中典型智能电网的应用普遍采用集中式的主从网络架构。为便于从站和主站同步并建立通信连接，通常由主站定义媒体接入控制(Media Access Control，MAC)帧结构并周期性地在每个MAC帧中发送信标信号。此外，每一个物理层(Physical，PHY)数据块通常以用来同步和定时的前导信号开始。

由于前导的可靠性要比数据的可靠性强很多，成功检测到前导信号是成功检测到后面数据符号的充分条件，前导信号的鲁棒性要比数据符号的鲁棒性强很多。PRIME使用自相关特性非常好的线性调频信号(chirp signal)作为前导，例如OPERA、HomePlug、G3等其他电力线载波通信(Power Line Communication，PLC)系统使用已知的OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)符号作为前导；申请号为201310478479.5的发明中基于此还提供了一种特殊的前导序列并提出了相应的检测算法来对抗强脉冲噪声、窄带干扰和多径衰落。

由于电力线通信的信道条件非常恶劣，受衰减、多径传播、脉冲噪声、窄带干扰等的影响，且大部分干扰是时变的，设计适用于不同的、信道条件不可预知的网络场景的可靠鲁棒的PLC系统是一个巨大的挑战。

OFDM是PLC系统中常用的调制技术，能够对抗多径传输和窄带干扰，前向纠错码和交织技术是PLC系统对抗传输错误的常用方式。PRIME使用1/2码率，受限长度为7的卷积码；G3使用里德所罗门码和卷积码；OPERA使用4维网格编码策略；HomePlug使用turbo码；为了进一步加强传输的鲁棒性，PLC系统还可能采用重复码，例如HomePlug、G3将FEC编码后调制前的每一个比特重复数次(G3采用4次或者6次)。重复码可以增加比特能量，进而增加信号对抗干扰的能力。OPERA使用相似的方法，所有的子载波均使用最鲁棒的调制策略，且多个子载波携带相同的信息来增加恶劣环境中信号的鲁棒性。

现有技术中，普遍采用在保持基本的调制和编码方式不变的前提下通过增加冗余来提高系统的鲁棒性，即几乎等同于降低前向纠错码(Forward Error Correction，FEC)的码率。然而，通过增加冗余获得的性能增益并不足以对抗电力线恶劣的信道环境。

因此，需要提供一种可应用在常规通信失败但仍需低速通信来维持网络基本通信的电力线载波通信方法。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种可应用在常规通信失败但仍需低速通信来维持网络基本通信的电力线载波通信方法。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

一种电力线载波通信方法，其改进之处在于：所述方法包括以下步骤：

I、主站定义MAC帧、信标信号、MAC超帧和鲁棒通信模式使能信号，并在所述MAC帧开始时发送所述信标信号，在所述MAC超帧起始的信标信号后发送所述鲁棒通信模式使能信号；

II、从站尝试使用常规通信模式与所述主站进行通信，若成功进入步骤III，否则进入步骤IV；

III、所述从站统计接收到所述信标信号中前导信号的错误率，当所述常规通信模式失效后，当所述前导信号的错误率小于门限值，则进入步骤IV；

IV、所述从站尝试进入鲁棒通信模式，若成功，则利用所述前导信号的开闭进行通信，进入步骤V；

V、所述主站周期地发送常规通信模式中的信标信号，所述从站判断所述常规通信模式是否可行，若所述常规通信模式可行，由所述主站选择通信方式。

进一步的，所述步骤I中，所述信标信号包括前导信号和携带控制信息的OFDM符号；

所述MAC帧包括信标信号发送时间和预留给通信数据传输的时间。

所述MAC超帧包括信标信号发送时间、鲁棒通信模式使能信号发送时间、预留给从站发送从常规通信模式切换至鲁棒通信模式的模式切换请求、主站确认所述模式切换请求的时间及多个所述MAC帧。

所述信标信号发送时间、鲁棒通信模式使能信号发送时间、预留给从站发送从常规通信模式切换至鲁棒通信模式的模式切换请求、主站确认所述模式切换请求的时间之和为一个所述MAC帧的持续时间。

进一步的，所述步骤II包括以下步骤：所述从站上电，检测所述信标信号，与所述主站同步；