[发明专利]一种低压电力线宽带载波通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字通信技术领域，尤其涉及一种低压电力线宽带载波通信方法。

背景技术

国家电网关于低压电力线宽带载波通信(Power Line Communication,PLC)的通信规范中物理层(PHY)帧的格式包括长前导码、帧控制和数据载荷。其中长前导码用于频偏补偿、自动增益控制、符号同步及信道估计。经过长前导码训练过后的接收系统能提高系统的符号同步特性和频率同步特性，较准确的调节电压增益，较准确的估计出信道的特征，从而改善接收机的性能。然而一定量的长前导码占据了大量的带宽和系统处理开销，系统完成频偏补偿、自动增益控制、符号同步及信道估计的资源开销和时间开销比较大。

发明内容

本发明提供一种低压电力线宽带载波通信方法，能够在不减少精度的情况下，快速且准确的完成频偏补偿、自动增益控制、符号同步和信道估计，达到快速收敛的效果，并且减少了资源开销和时间开销，提高了系统的性能。

为了达到上述目的，本发明提供一种低压电力线宽带载波通信方法，包含：发送机对物理层协议帧进行调制发送，以及接收机对物理层协议帧进行接收处理；

所述的物理层协议帧包含：多个短前导码、多个长前导码、多个帧控制符号和多个数据载荷符号；

所述的对物理层协议帧的调制方法包含以下步骤：

按照固定频率间隔选定多个子载波传输短前导码；

使用可用的全部子载波传输长前导码、帧控制符号和数据载荷符号。

所述的对物理层协议帧的接收处理方法包含以下步骤：

步骤S1、接收机对接收到的短前导码和长前导码进行直流估计、自动增益控制、频偏补偿、符号同步和信道估计；

步骤S2、接收机利用步骤S1的结果，得到信道的准确信息，然后对帧控制符号和数据载荷符号进行处理，获得正确的数据；

所述的对物理层协议帧中的短前导码和长前导码进行处理的方法具体包含以下步骤：

步骤S1.1、模拟增益，模拟增益模块调整接收到的模拟信号增益；

步骤S1.2、模数转换，模数转换模块对接收到的短前导码或长前导码进行模数转换，产生时域上的短前导码或长前导码数字采样信号；

步骤S1.3、自动增益控制，自动增益控制模块对短前导码或长前导码数字采样信号进行能量估计，获得能量增益参数作用到模拟增益模块，完成能量增益系数的调整；

步骤S1.4、直流估计，直流估计模块对短前导码或长前导码数字采样信号进行直流估计，获得时域信号；

步骤S1.5、频偏补偿，频偏补偿模块对短前导码进行粗粒度的频偏补偿，或对长前导码进行细粒度的频偏补偿；

步骤S1.6、符号同步，符号同步模块对短前导码进行粗粒度的自相关处理，或对长前导码进行细粒度的自相关处理，完成符号同步；

步骤S1.7、快速傅里叶变换，快速傅里叶变换模块分别对短前导码和长前导码进行快速傅里叶变换，再将快速傅里叶变换后的短前导码数据和快速傅里叶变换后的长前导码数据从时域变换到频域；

步骤S1.8、信道估计，信道估计模块对短前导码数据或长前导码数据进行信道估计获得前导码估计值。

所述的自动增益控制包含以下步骤：

步骤S1.2.1、前导码检测，若检测到短前导码数据或长前导码数据，启动计数器；

步骤S1.2.2、计数器对短前导码数据或长前导码数据进行计数，并计算能量；

步骤S1.2.3、比较器将短前导码能量或长前导码能量与系统设定的阈值进行比较，输出的能量增益参数作用到模拟增益模块，对后续接收进行能量的调整；

如果能量<低阈值，则输出能量增益参数为正值，如果能量>高阈值，则输出能量增益参数为负值。

所述的频偏补偿包含以下步骤：

步骤S1.4.1、判断前导码的类型，如果是短前导码，同时进行步骤S1.4.2和步骤S1.4.4，如果是长前导码，同时进行步骤S1.4.3和步骤S1.4.4；

步骤S1.4.2、对短前导码进行粗粒度的频偏补偿，进行步骤S1.4.5；

步骤S1.4.3、对长前导码进行细粒度的频偏补偿，进行步骤S1.4.5；

步骤S1.4.4、对短前导码和长前导码进行缓存，用于对频偏补偿后的结果的叠加，进行步骤S1.4.5；

步骤S1.4.5、进行频偏补偿叠加；

步骤S1.4.6、将补偿后的数据输出给符号同步模块。

所述的符号同步包含以下步骤：