專利名稱：一種電力載波高速多載波復(fù)用方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，尤其涉及ー種電カ載波高速多載波復(fù)用方法、設(shè)備以及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
低壓電カ載波網(wǎng)絡(luò)中物理層通信能力是低壓電カ載波通信的基礎(chǔ)，是保證鄰近節(jié)點(diǎn)互通與確保低壓電カ載波通信網(wǎng)絡(luò)連通性的關(guān)鍵。低壓電カ載波通信物理層通信主要任務(wù)是提高抗干擾和信息傳輸速率。在低壓電カ載波網(wǎng)絡(luò)中為了提高物理層通信的通信能力，國內(nèi)外常常采用不同的調(diào)制方法與編碼方式、糾錯(cuò)方法、交織方法以及各種頻分復(fù)用方法。目前最流行的頻分復(fù)用方法是正交頻分復(fù)用(OFDM)，在窄帶低壓電カ載波通信領(lǐng)域有G3和PRME兩個(gè)國際標(biāo)準(zhǔn)，中國也制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。
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OFDM的優(yōu)點(diǎn)在于使用一個(gè)OFDM符號(hào)中的ー組正交子載波并行傳輸ー個(gè)或多個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)位，傳輸方式如圖1所示，從而提高信息傳輸速率。然而，在實(shí)際的窄帶電カ載波通信系統(tǒng)中OFDM的傳輸信息的總速率在數(shù)值上小于最高子載波頻率的1/3。
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OFDM能提高頻譜利用率，抗符號(hào)間干擾和多徑干擾，因此在2MHz以上通信中廣泛應(yīng)用。在干擾小的環(huán)境下OFDM也具有優(yōu)良的性能。然而，在干擾大、特別是周期性干擾強(qiáng)的環(huán)境下其性能大大下降，甚至不如單載波通信。因此，在電網(wǎng)干擾較小的環(huán)境下窄帶OFDM信息速率高，而在中國窄帶OFDM性能就會(huì)大大變差，信息速率大大下降。窄帶OFDM在中國電網(wǎng)性能下降的原因(I)由于窄帶低壓電カ載波通信在9KHz-500KHz，目前該頻段全頻前端模擬電路設(shè)計(jì)困難，通信產(chǎn)品只能使用部分頻段，子載波不能全部利用，理論信息速率大打折扣。而在2MHz以上則不存在這ー問題。(2)中國電カ網(wǎng)絡(luò)周期干擾、隨機(jī)干擾嚴(yán)重。由于窄帶OFDM使用許多低速度正交子載波并行傳輸來提高信息速率，因此信息包占用時(shí)間很長，G3CFH為9. 035毫秒，PRIMEHEADER為4. 48毫秒，如此長的物理層頭信息抗干擾能力較低，常常被3. 3毫秒的周期性干擾破壞，信息速率大大降低。(3)OFDM中數(shù)據(jù)首先進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換，常常采用8個(gè)正交子載波并行傳輸ー個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)位，此8個(gè)子載波間數(shù)據(jù)耦合性強(qiáng)，在傳輸過程中一個(gè)子載波受到干擾，則該字節(jié)數(shù)據(jù)發(fā)送錯(cuò)誤。與單載波相比，顯然8載波受到干擾破壞的概率増大了，即物理層抗干擾能力降低了。由此可見窄帶OFDM在物理層上抗周期干擾與隨機(jī)干擾能力下降，故常常結(jié)合過零傳輸或編碼等技術(shù)來提高抗干擾能力，而相關(guān)抗干擾技術(shù)的應(yīng)用會(huì)大大降低信息傳輸?shù)膶?shí)際速率。發(fā)明人在實(shí)施本發(fā)明的過程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中缺少ー種能夠克服電網(wǎng)中各種惡劣周期干擾、隨機(jī)干擾、同頻干擾、頻率衰落等因素對(duì)物理層通信的影響，同時(shí)保持較高的信息傳輸速率，較佳的載波復(fù)用方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的主要目的是提供ー種高速多載波復(fù)用方法及系統(tǒng)以解決現(xiàn)有技術(shù)中不能解決窄帶電カ載波中周期性干擾和隨機(jī)干擾問題。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了ー種高速多載波復(fù)用方法，具體包括采用全頻獨(dú)立多載波策略將需要傳送的信息分布多個(gè)在低、中、高不同頻段上并以獨(dú)立子載波形式進(jìn)行傳輸；采用高速單載波短數(shù)據(jù)包策略，縮短數(shù)據(jù)包寬度同時(shí)提高子載波的信息傳輸速度，在保證低壓電カ載波通信總體的信息傳輸速率的前提下進(jìn)行傳輸。本發(fā)明還提供了ー種高速多載波復(fù)用系統(tǒng)，包括全頻獨(dú)立多載波模塊，用于將需要傳送的信息分布多個(gè)在低、中、高不同頻段上并以獨(dú)立子載波形式進(jìn)行傳輸；高速單載波短數(shù)據(jù)包模塊，用于縮短數(shù)據(jù)包寬度同時(shí)提高子載波的信息傳輸速度，在保證低壓電カ載波通信總體的信息傳輸速率的前提下進(jìn)行傳輸。本發(fā)明的高速多載波復(fù)用方法及系統(tǒng)針對(duì)窄帶OFDM單載波信息速率低、數(shù)據(jù)包長，容易遭到周期干擾破壞(特別是中國電網(wǎng)普遍存在的3. 3毫秒周期干擾)，窄帶OFDM信號(hào)抗周期干擾能力差以及窄帶OFDM子載波間信息耦合性強(qiáng)，抗隨機(jī)干擾能力下降問題，采用高速單載波短數(shù)據(jù)包與 全頻獨(dú)立多載波策略，從頻域與時(shí)域上增強(qiáng)抗干擾能力，克服了電網(wǎng)中各種惡劣周期干擾、隨機(jī)干擾、同頻干擾、衰落、阻抗變化等因素對(duì)物理層的影響，提高了物理層通信能力，解決了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信問題，保證了低壓電カ載波通信網(wǎng)絡(luò)連通性。


為了更清楚的說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見的，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為現(xiàn)有技術(shù)中正交子載波并行傳輸方式示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例的ー種高速多載波復(fù)用的方法實(shí)施步驟圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例的全頻獨(dú)立多載波策略實(shí)現(xiàn)方法步驟圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例的全頻獨(dú)立多載波傳輸方式示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例的ー種高速多載波復(fù)用的系統(tǒng)框圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，不是全部的實(shí)施例，基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。窄帶OFDM子載波數(shù)據(jù)耦合性強(qiáng)，子載波間信息彼此不獨(dú)立，一個(gè)子載波信號(hào)遭到破壞，則相關(guān)的八個(gè)子載波數(shù)據(jù)均無效，為此需要通過編碼、糾錯(cuò)等技術(shù)進(jìn)行彌補(bǔ)，而彌補(bǔ)措施需要進(jìn)ー步增加數(shù)據(jù)長度，且增加的數(shù)據(jù)依然會(huì)遭到同樣的破壞。另外由于窄帶OFDM子載波信息速率低、數(shù)據(jù)包長，容易遭到周期干擾(特別是中國電網(wǎng)普遍存在的3. 3毫秒周期干擾)破壞。為解決上述兩個(gè)問題本發(fā)明分別采用了獨(dú)立多載波策略和高速數(shù)據(jù)包策略。本發(fā)明實(shí)施例一方面提供了ー種高速多載波復(fù)用的方法，實(shí)施方法如圖2所示，具體為步驟S1:采用全頻獨(dú)立多載波策略將需要傳送的每一組數(shù)據(jù)分布多個(gè)在低、中、高不同頻段上并以獨(dú)立子載波形式進(jìn)行傳輸，具體實(shí)施方式
可參見圖3所示，如下步驟Sll :將所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息拆分成固定字節(jié)大小的數(shù)據(jù)包，并且將數(shù)據(jù)包整體復(fù)制多個(gè)樣本。步驟S12 :將上述復(fù)制的同一數(shù)據(jù)包的多個(gè)相同的樣本分別分布在不同頻段不同的子載波上。上述不同頻段包含低，中，高三個(gè)頻段屬于不同的頻譜，以使全部頻譜上都分布有需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。步驟S13 :將上述分布在不同頻譜的各個(gè)包含需要傳輸數(shù)據(jù)所有字節(jié)的子載波數(shù)據(jù)完全獨(dú)立并行傳輸，傳輸方式如圖4所示。即使某些頻率載波受到干擾，總存在某些或某個(gè)載頻不受干擾，上述傳輸?shù)淖虞d波只要有一個(gè)子載波的數(shù)據(jù)包沒有遭到破壞，數(shù)據(jù)便傳輸成功，從頻域上提高抗干擾能力。上述采用的獨(dú)立多載波策略從頻域角度將同一數(shù)據(jù)分布在不同的頻譜上，并以獨(dú)立子載波形式傳輸，由于載波間彼此獨(dú)立，可以采用多個(gè)不同頻段的模擬前端電路對(duì)全頻段覆蓋，在頻域上利用整個(gè)9KHZ-500KHZ頻段，當(dāng)某個(gè)載波被干擾破壞，其他沒有被破壞的載波片段依然可以保證信息的準(zhǔn)確傳輸，即從頻域上提高了抗干擾能力。并且由于干擾對(duì)所有頻譜上同一數(shù)據(jù)同時(shí)破壞的概率極低，因此全頻獨(dú)立多載波具有非常優(yōu)異抗衰落、抗隨機(jī)干擾、抗同頻干擾和適應(yīng)阻抗變化能力。步驟S2 :采用高速單載波短數(shù)據(jù)包策略，縮短數(shù)據(jù)包寬度同時(shí)提高子載波的信息傳輸速度，在保證低壓電カ載波通信總體的信息傳輸速率的前提下進(jìn)行傳輸。采用高速單載波短數(shù)據(jù)包策略的具體方法為縮短數(shù)據(jù)包寬度，短數(shù)據(jù)包長度應(yīng)為不大于周期性干擾周期的數(shù)值寬度，即要小于等于0. Ols,使得數(shù)據(jù)包長度減小，本發(fā)明中數(shù)據(jù)包長度僅為現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)OFDM PRME與OFDM G3的十分之一，使得數(shù)據(jù)包能夠更容易穿過干擾間隙，從時(shí)域上提高抗干擾能力，具有非常優(yōu)異的抗干擾能力。同時(shí)提高子載波的信息傳輸速度，本發(fā)明中采用單載波進(jìn)行短數(shù)據(jù)包的傳輸，在保證低壓電カ載波通信總體的信息傳輸速率的情況下進(jìn)行傳輸，提高信息傳輸速率。采用高速單載波短數(shù)據(jù)包策略，縮短數(shù)據(jù)包寬度同時(shí)提高子載波的信息傳輸速度，高速數(shù)據(jù)包不僅可以提高數(shù)據(jù)傳輸效率，更重要的是在時(shí)域上短小的數(shù)據(jù)包能夠有效的穿過干擾噪聲的間隙，從時(shí)域上提高抗干擾能力，從而保證低壓電カ載波通信總體的信息傳輸速率。本發(fā)明實(shí)施例采用高速短數(shù)據(jù)包與全頻獨(dú)立多載波策略，從頻域與時(shí)域上增強(qiáng)抗干擾能力，克服了電網(wǎng)中各種惡劣周期干擾、隨機(jī)干擾、同頻干擾、衰落、阻抗變化等因素對(duì)物理層的影響，提高了物理層通信能力，解決了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信問題，保證了低壓電カ載波通信網(wǎng)絡(luò)連通性。本發(fā)明的另一方面將結(jié)合具體的實(shí)際應(yīng)用對(duì)實(shí)施例一的高速多載波復(fù)用方法做進(jìn)ー步的詳細(xì)說明，本實(shí)施例中以傳輸數(shù)據(jù)信息中拆分后包含10101011，大小256bit的數(shù)據(jù)包為例進(jìn)行說明，當(dāng)然并不引以為限，采用本發(fā)明的高速多載波復(fù)用的方法具體如下步驟S1:將大小為256bit的數(shù)據(jù)包整體復(fù)制為8份，取代現(xiàn)有技術(shù)中需要將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包拆分為8份，以保證每個(gè)傳輸?shù)妮d波上包含要傳輸數(shù)據(jù)的全部字節(jié)數(shù)據(jù)位。步驟S2 :將上述復(fù)制8份的數(shù)據(jù)包分別分布在低，中，高三個(gè)不同頻段上，使9KHz-500KHz整個(gè)頻段上都包含上述需要傳送的數(shù)據(jù)包的載波。步驟S3 :將上述分布在不同頻譜上的8子載波數(shù)據(jù)完全獨(dú)立在不同的信道上進(jìn)行并行傳輸，具體可參見圖4所示。步驟S4 :縮短上述單載波數(shù)據(jù)包的寬度同時(shí)提高子載波的信息傳輸速度，使數(shù)據(jù)包的長度不大于周期性干擾周期的數(shù)值寬度，在保證低壓電カ載波通信總體的信息傳輸速率的前提下進(jìn)行傳輸，這樣就提高了并行傳輸?shù)乃俣?，以提高載波通信總體的信息傳輸速率。本發(fā)明的實(shí)施例中將需要傳送的數(shù)據(jù)包整體復(fù)制取代現(xiàn)有技術(shù)中將數(shù)據(jù)包拆分進(jìn)行傳輸，并采用全頻獨(dú)立多載波策略將數(shù)據(jù)分布多個(gè)在低、中、高不同頻段上的獨(dú)立子載波進(jìn)行傳輸，即使某些頻率載波受到干擾，總存在某些或某個(gè)載頻不受干擾，從頻域上提高抗干擾能力；并采用高速單載波短數(shù)據(jù)包策略，縮短數(shù)據(jù)包寬度，使得數(shù)據(jù)包能夠穿過干擾間隙，從時(shí)域上提高抗干擾能力，同時(shí)也提高子載波的信息傳輸速度，保證低壓電カ載波通信總體的信息傳輸速率。本發(fā)明實(shí)施例提供 了ー種高速多載波復(fù)用的系統(tǒng)10，如圖5所示，包括全頻獨(dú)立多載波模塊11，用于將多個(gè)分布在低、中、高不同頻段上包含需要傳輸數(shù)據(jù)包的全部信息的獨(dú)立子載波進(jìn)行傳輸。高速短數(shù)據(jù)包模塊12，用于提高子載波的信息傳輸速度，保證低壓電カ載波通信總體的信息傳輸速率。本發(fā)明的高速多載波復(fù)用方法、設(shè)備及系統(tǒng)針對(duì)窄帶OFDM單載波信息速率低、數(shù)據(jù)包長，容易遭到周期干擾破壞(特別是中國電網(wǎng)普遍存在的3. 3毫秒周期干擾)，窄帶OFDM信號(hào)抗周期干擾能力差以及窄帶OFDM子載波間信息耦合性強(qiáng)抗隨機(jī)干擾能力下降問題，采用高速短數(shù)據(jù)包與全頻獨(dú)立多載波策略，從頻域與時(shí)域上增強(qiáng)抗干擾能力，克服了電網(wǎng)中各種惡劣周期干擾、隨機(jī)干擾、同頻干擾、衰落、阻抗變化等因素對(duì)物理層的影響，提高了物理層通信能力，解決了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信問題，保證了低壓電カ載波通信網(wǎng)絡(luò)連通性。通過以上的實(shí)施方式的描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到本發(fā)明可以通過軟件實(shí)現(xiàn)，也可以借助軟件加必要的通用硬件平臺(tái)的方式來實(shí)現(xiàn)。基于這樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該軟件產(chǎn)品可以存儲(chǔ)在一個(gè)非易失性存儲(chǔ)介質(zhì)(可以是⑶-ROM，U盤，移動(dòng)硬盤等)中，包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例所述的方法。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，但本發(fā)明的特征并不局限于此，任何熟悉該項(xiàng)技術(shù)的人在本發(fā)明領(lǐng)域內(nèi)，可輕易想到的變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在以下本發(fā)明的申請(qǐng)專利范圍中。
權(quán)利要求
1.ー種電カ載波通信高速多載波復(fù)用方法，其特征在于，具體包括 采用全頻獨(dú)立多載波策略將需要傳送的信息分布多個(gè)在低、中、高不同頻段上并以獨(dú)立子載波形式進(jìn)行傳輸； 采用高速單載波短數(shù)據(jù)包策略，縮短數(shù)據(jù)包寬度同時(shí)提高子載波的信息傳輸速度，在保證低壓電カ載波通信總體的信息傳輸速率的前提下進(jìn)行傳輸。
2.如權(quán)利要求1所述的高速多載波復(fù)用方法，其特征在于，所述全頻獨(dú)立多載波策略的實(shí)施方法為 將所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息拆分為固定字節(jié)大小的數(shù)據(jù)包并復(fù)制為多個(gè)相同的樣本； 將所述復(fù)制的多個(gè)相同的樣本分別分布在不同頻段不同的子載波上； 將上述分布在不同頻譜的各個(gè)包含需要傳輸數(shù)據(jù)所有字節(jié)的子載波數(shù)據(jù)完全獨(dú)立并行傳輸。
3.如權(quán)利要求1所述的高速多載波復(fù)用方法，其特征在于，所述高速短數(shù)據(jù)包長度為不大于周期性干擾周期的數(shù)值寬度。
4.如權(quán)利要求1所述的高速多載波復(fù)用方法，其特征在于，全部頻譜上都分布有需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的子載波。
5.ー種高速多載波復(fù)用的系統(tǒng)，其特征在于，包括 全頻獨(dú)立多載波模塊，用于將需要傳送的信息分布多個(gè)在低、中、高不同頻段上并以獨(dú)立子載波形式進(jìn)行傳輸； 高速單載波短數(shù)據(jù)包模塊，用于縮短數(shù)據(jù)包寬度同時(shí)提高子載波的信息傳輸速度，在保證低壓電カ載波通信總體的信息傳輸速率的前提下進(jìn)行傳輸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電力載波通信高速多載波復(fù)用的方法及系統(tǒng)，采用全頻獨(dú)立多載波策略將需要傳送的信息分布多個(gè)在低、中、高不同頻段上并以獨(dú)立子載波形式進(jìn)行傳輸，即使某些頻率載波受到干擾，總存在某些或某個(gè)載頻不受干擾，從頻域上提高抗干擾能力；并采用高速單載波短數(shù)據(jù)包策略，縮短數(shù)據(jù)包寬度，使得數(shù)據(jù)包能夠穿過干擾間隙，從時(shí)域上提高抗干擾能力，同時(shí)也提高子載波的信息傳輸速度，保證低壓電力載波通信總體的信息傳輸速率。通過本發(fā)明可以提高物理層通信能力，解決點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信問題，保證了低壓電力載波通信網(wǎng)絡(luò)連通性。
文檔編號(hào)H04L27/26GK103036831SQ20111028216
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月16日
發(fā)明者洪利, 陳仲錢 申請(qǐng)人:北京廣聯(lián)智能科技有限公司