[发明专利]一种电力线载波通信方法

摘要

一种电力线载波通信方法，包括数据的发送流程和数据的接收流程，数据的发送流程依次包括信道编码步骤、信道交织步骤、符号调制步骤、发送同步头与帧定界符步骤、载波调制步骤。数据的接收流程依次包括同步检测步骤、检测帧定界符步骤、解调步骤、符号解调步骤、解交织步骤、Viterbi译码步骤。本发明在不降低通信速率的情况下，提升了电力线载波通信的距离；采用了单一频点实现了同步和数据传输，具有非常窄的带宽，占用频率资源少；同步与数据传输采用同样的自相关算法，降低了运算复杂度，降低了技术的实现成本；同步与数据都是用整周期的正弦信号，发送的信号数据是固定的，不需要进行复杂运算，降低了技术实现成本。

主权项

一种电力线载波通信方法，包括数据的发送流程和数据的接收流程，其特征在于：数据的发送流程依次包括信道编码步骤、信道交织步骤、符号调制步骤、发送同步头与帧定界符步骤、载波调制步骤：A. 信道编码步骤:将待发送比特数据采用卷积编码方式进行信道编码，码率选择1/3或2/3；B. 信道交织步骤:将编码后数据进行交织处理；C. 符号调制步骤:经过信道编码和信道交织处理后的数据再进行符号调制，形成扩频序列，符号调制的具体步骤如下：a.建立一个n位长的比特序列与2ⁿ个m位扩频码之间的映射表；b.将经信道交织处理后的数据以n位长进行分组，不足n位时后补0；c.对每个分组的n比特查上述映射表，得到每个分组的扩频码，形成一个扩频序列，即完成了符号调制；D. 发送同步头与帧定界符步骤:a.帧同步头由K个正向和K个反向的整载频周期的正弦信号交替组成，其频率为载波中心频率，通过查表直接得到一组正弦信号的数据，将该组正弦信号的数据按顺序输出到DAC转换电路得到模拟正弦信号，再由功放电路驱动载波发送电路将该模拟正弦信号耦合到电力线上，即完成了同步头的发送；b.帧定界符采用一段时间直接停止发送，其时间等于W个载频周期，W≥1；E. 载波调制步骤:a.从符号调制后的扩频序列中取1位数据，若数据为1，则发送X个载频周期的正弦信号，若数据为0，则在X个载频周期内不发送任何数据，X选择≥3的奇数，从而在信号接收时进行多数判别；b.因发送数据1时是发送X个载波中心频率的正弦信号，故直接通过查表得到一组正弦信号的数据，将该组正弦信号的数据按顺序输出到DAC转换电路得到模拟正弦信号，再由功放电路驱动载波发送电路将前述模拟正弦信号耦合到电力线上；数据的接收流程依次包括同步检测步骤、检测帧定界符步骤、解调步骤、符号解调步骤、解交织步骤、Viterbi译码步骤；A. 同步检测步骤，其包括以下步骤：a.假定每个载频周期的采样点数为H个点，则正反向的正弦信号为2H个点，首先用单周期的正反向的正弦数据与采样数据做相关运算，若得到的相关运算结果超过阈值，则确认有同步信号开始；b.当确认有载波同步信号后，再经过（K‑1）×2H个采样点的相关运算，从这中间找到运算结果的最大值，即确定了同步位置；B. 检测帧定界符步骤:因帧界定符是W个周期不发送任何数据，故用正弦信号数据与这段期间的采样数据进行自相关运算，应该都是在阈值之下，同步后找到连续W个运算结果都低于阈值，由此推断出前面的帧同步是参考哪一组正反向的正弦信号，从而确定采集的有效数据的开始位置；C. 解调步骤，其包括以下步骤：a.从前面推断的数据的开始位置，以一个载频周期内的H个采样数据为间隔，将这H个采样数据与正弦信号数据进行自相关运算，若结果大于阈值，记为1，否则记为0；b.因在数据发送时每个数据的发送时间是X个载频周期，将上一步相关运算判别的结果以X个比特为一组，若1的个数多，就将记为1，否则记为0，由此就完成了解调，得到了接收的基带信号；D. 符号解调步骤，其步骤如下：a.将得到的基带信号以m比特为一组，分别用前面所述映射表中的每一组扩频码进行解扩运算；b.从运算结果中找到最大值相应的扩频码，根据映射表获得对应的n比特数据，即完成一组接收的基带信号的符号解调；E. 解交织步骤:将符号解调后的数据按发送端所做的交织操作的逆操作，使得数据回到正常的位置；F. Viterbi译码步骤:解交织后的数据通过Viterbi译码，纠正其中的错误，就得到了与发送端一样的数据。