[发明专利]基于IEEE1901.1通信标准的电力双模通信方法

说明书

本发明公开了一种基于IEEE1901.1通信标准的电力双模通信方法，HPLC芯片和电力线驱动电路组成传统的有线宽带电力载波通信，HPLC基带芯片和软件射频模块组成无线宽带通信；其特征在于：采用频率同步和中频信号处理实现。本发明充分利用IEEE1901.1在电力通信中的特长，发挥无线通信的优势，提出了一种基于IEEE1901.1的无线通信的算法，使得IEEE1901.1可以工作在电力载波有线通信模式和国网专有频带上的无线通信，并可以在电网通信频段里在任意指定的点频上收发，实现同一标准两种模式的通信。这个发明使得电力宽带通信有着通讯距离远、模块成本低、功耗小、应用面宽等等的优点。

技术领域

本发明涉及一种基于IEEE1901.1低压电力线宽带载波通信协议的双模通信方法，其中双模包括了低压电力线宽带载波通信和无线宽带载波通信，两种模式采用了完全的Q/GDW 11612物理层、链路层和应用层。

技术背景

IEEE1901.1《适用于智能电网应用的中频(低于12MHz)电力线载波通信技术标准》是以国家电网公司Q/GDW 11612《低压电力线宽带载波通信互联互通技术规范》为基础的据链路层技术规范。IEEE 1901.1标准通过构建高带宽、高可靠、低时延、低成本的电力线通信网络，支持远程自动抄表、配电台区监测等多种应用场景，实现以电力线载波通信为基础的物联网技术在能源互联网中的有效应用。另一方面，国家电网拥有无线通信用的专用频带(比如230MHz和470MHz)，这些宝贵的频率资源可以用以宽带无线电力通信。而电力载波通信相较于无线通信有着以下的劣势：信道复杂、干扰大、参数时变性强；信道衰减大，节点间通信距离受限；通信模块功耗较大。

目前市场上广泛采用的双模通信中的无线通信模式都采用独立的无线485、ZIGBEE和WIFI等等的协议。由于这些无线协议不是专门针对电力通信所设计的，所以存在的通信距离近、成本高、功耗大等等的一系列问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种基于IEEE1901.1通信标准的电力双模通信方法，HPLC芯片和电力线驱动电路组成传统的有线宽带电力载波通信，HPLC基带芯片和软件射频模块组成无线宽带通信；采用频率同步和中频信号处理实现。

进一步的，所述频率同步包括低频率稳定度晶振下的频率同步和中低频率稳定度晶振下的频率同步。

进一步的，所述低频率稳定度晶振下的频率同步包括如下步骤：

假定前导帧的信号为S_syncCP，S_synCP(k)是载波数为1～511的HPLC多载波信号；在信号发射单元，S_synCP(k)首先被移频M个载波为：

S’_synCP(k+M)＝S_synCP(k),k＝1,2…511；

在第一个载波位置上插入一个频率同步单音信号C1，C1是一个幅度为A载波数为1的单音信号；同步信号C1和OFDM前导信号综合后形成无线发射信号s(n),其中s(n)为载波数最大为511+M的多载波信号；

在接收端，接收信号r(n)为：

r(n)＝s(n)*exp(j*2π*f_e*n*T)+w(n)；

其中f_e为收发端的频率误差，T为采样周期，w(n)为接收机白噪声；

对r(n)进行低通滤波，滤除OFDM的前部分导S’_synCP(k+M)，得到

u(n)＝C1(n)*exp(j*2π*f_e*n*T)+v(n)；

u(n)是包含频率误差的单音信号；

取长度为N个值u(n),那么单音频率估计为：