本發(fā)明總體涉及裝置之間的可靠通信，并且具體地涉及通過電力線的通信。

背景技術(shù)：

電力線通信(PLC)為用于例如自動抄表的一種技術(shù)。單向系統(tǒng)和雙向系統(tǒng)均已成功使用了幾十年。近年來，人們對此應(yīng)用的興趣大幅增長，這是因?yàn)楣檬聵I(yè)公司對從所有的計(jì)量點(diǎn)獲得最新的數(shù)據(jù)感興趣，以便更好控制和運(yùn)行公用電網(wǎng)。PLC為使用在高級抄表基礎(chǔ)設(shè)施(AMI)系統(tǒng)中的一種技術(shù)。

PLC載波中繼站為在電力線上的PLC信號被刷新所在的設(shè)施。信號從電力線過濾出、解調(diào)以及調(diào)制、然后被再次重新注入到電力線上。由于PLC信號可以長距離(幾百公里)傳播，此類設(shè)施通常存在于使用PLC設(shè)備的很長電力線上。

在單向系統(tǒng)中，讀數(shù)通過通信基礎(chǔ)設(shè)施從終端裝置(諸如，儀表)“傳播”(bubble up)到公布讀數(shù)的“主站”。單向系統(tǒng)可比雙向系統(tǒng)成本低，而且難以重新配置運(yùn)行環(huán)境的變化。

在雙向系統(tǒng)中，出站(outbound)和進(jìn)站(inbound)的通信量被支持?？捎糜诳刂坪椭匦屡渲镁W(wǎng)絡(luò)的命令可以從主站廣播(出站)到終端裝置，諸如儀表以獲得傳送消息等的讀數(shù)。在網(wǎng)絡(luò)終端的裝置接著可響應(yīng)(進(jìn)站)以攜帶期望值的消息。在公用變電站注入的出站消息應(yīng)傳播到下游的所有點(diǎn)。這種類型的廣播允許通信系統(tǒng)同時到達(dá)成千上萬的裝置?？刂乒δ芸砂ūO(jiān)測系統(tǒng)的健康情況并命令電力流向先前被識別為用于負(fù)荷卸載的候選者的節(jié)點(diǎn)。PLC也可為智能電網(wǎng)的組成部分。

電力線信道是非常惡劣的。信道特性和參數(shù)隨著頻率、位置、時間和所連接設(shè)備的類型而改變。從10kHz至200kHz的低頻區(qū)域特別易于受干擾。此外，電力線正是頻率選擇性信道。除了背景噪聲之外，電力線經(jīng)受通常發(fā)生在50/60Hz的脈沖噪聲、窄帶干擾和高達(dá)幾百微秒的群延遲。

OFDM為可以高效利用有限低頻帶寬的調(diào)制技術(shù)，并因此允許使用高級信道編碼技術(shù)。此組合有利于通過電力線信道的非常穩(wěn)健的通信。

在2010年9月30日，IEEE 1901寬帶電力線標(biāo)準(zhǔn)被批準(zhǔn)，并且作為該標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的FFT-OFDM PHY的基礎(chǔ)技術(shù)的HomePlug AV已正式生效并被批準(zhǔn)為國際標(biāo)準(zhǔn)。HomePlug電力線聯(lián)盟為IEEE 1901產(chǎn)品的認(rèn)證機(jī)構(gòu)。由HomePlug公布的三個主要規(guī)范(HomePlug AV、HomePlug Green PHY和HomePlug AV2)為可互操作和兼容的。

應(yīng)法國電網(wǎng)配電(ERDF)EDF集團(tuán)(法國電力公司)的全資子公司的請求，另一組開放標(biāo)準(zhǔn)已被開發(fā)用于電力線通信(PLC)。改組標(biāo)準(zhǔn)包含“PLC G3物理層規(guī)范”和“PLC G3 MAC層規(guī)范”。這些標(biāo)準(zhǔn)旨在有利于自動儀表管理(AMM)基礎(chǔ)設(shè)施在法國的具體實(shí)施；不過，使用這些標(biāo)準(zhǔn)或類似技術(shù)的PLC可供世界各地的電力公司使用。

G3標(biāo)準(zhǔn)促進(jìn)互操作性并與IEC 61334、P1901和ITU G.hn系統(tǒng)共同存在。10kHz至490kHz的操作符合FCC頻段，10至150kHz的操作符合CENELEC頻段，以及10-450kHz符合ARIB頻段。CENELEC為歐洲電工標(biāo)準(zhǔn)化委員會并負(fù)責(zé)電子技術(shù)工程領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化。ARIB為日本標(biāo)準(zhǔn)組織。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

附圖說明

現(xiàn)在僅以示例的方式并參照附圖來描述根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例：

圖1為PLC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的概念圖；

圖2為使用在圖1的PLC系統(tǒng)中的示例PLC裝置或調(diào)制解調(diào)器的框圖；

圖3為使用在圖1的PLC系統(tǒng)中的示例PLC網(wǎng)關(guān)的框圖；

圖4為使用在圖1的PLC系統(tǒng)中的示例PLC數(shù)據(jù)集線器的框圖；

圖5為示出可能發(fā)生在示例PLC信道中的脈沖噪聲的曲線；

圖6為示出用于計(jì)算在具有脈沖噪聲或抹音的信道中的SNR的方法的流程圖；

圖7為示出用于預(yù)確定可被用于確定SNR校正值的函數(shù)的方法的流程圖；

圖8A和圖8B為示出信道性能的建模的曲線；

圖9為示出可被用于確定SNR校正值的函數(shù)的示例；

圖10為示出PHY層和MAC層的電力線通信系統(tǒng)的架構(gòu)圖；以及

圖11示出示例性低成本、低功率G3和1901.2兼容裝置的框圖。

本發(fā)明實(shí)施例的其它特征根據(jù)隨附的附圖和以下具體實(shí)施方式將是顯而易見的。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參考附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的特定實(shí)施例。為了一致起見，在不同附圖中的相同元件由相同的附圖標(biāo)號表示。在本發(fā)明的各實(shí)施例的下列具體實(shí)施方式中，闡述了很多具體細(xì)節(jié)以提供對本發(fā)明的透徹理解。然而，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說顯而易見的是，可在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施本發(fā)明。在其它情況下，眾所周知的特征并沒有詳細(xì)描述，以免不必要地使本說明書復(fù)雜化。

電力線通信(PLC)裝置在惡劣信道和噪聲環(huán)境(諸如頻率選擇性信道、窄帶干擾和脈沖噪聲)存在時操作。從傳統(tǒng)意義上說，重復(fù)編碼用于提高PLC裝置在這些惡劣環(huán)境中的穩(wěn)健性。然而，重復(fù)編碼伴隨著降低數(shù)據(jù)速率的開銷。作為示例，IEEE 1901.2、ITU-G.9903(G3-PLC)和ITU G.9904(PRIME)全部具有被稱為ROBO或穩(wěn)健模式的模式，其中信息位被重復(fù)4次。該重復(fù)編碼有助于確保PLC裝置可以與其它PLC裝置連接，甚至在存在惡劣環(huán)境的情況下。

本公開的各實(shí)施例可包含用于計(jì)算表現(xiàn)出脈沖噪聲或表現(xiàn)為抹音信道(erasure channel)的電力線信道中的有效SNR的方法。該有效SNR可然后被用于確定鏈路可以支持的調(diào)制和編碼方案(MCS)，如下面更詳細(xì)描述的。

G3-PLC裝置可以在若干頻段中操作：CENELECA(35.9375-90.625kHz)、CENELEC B(98.4375-121.875kHz)、ARIB(154.6875-403.125kHz)和FCC(154.6875-487.5kHz)頻段。在這些頻段的每個頻段中，關(guān)鍵的網(wǎng)絡(luò)消息(諸如網(wǎng)絡(luò)信息、路由、管理等)使用ROBO(重復(fù)4次)或超級ROBO(重復(fù)6次)模式來發(fā)送。

在感興趣的頻段(諸如CENELEC A：35.9375-90.625kHz)內(nèi)，例如，較高的24音調(diào)(54.6875-90.625kHz)可能經(jīng)歷深衰落，這基本上確保沒有信息可以在這些頻段上收到。因此，通常只有較低的12個音調(diào)(35.9375-53.125kHz)可被用來傳送數(shù)據(jù)。這等同于擊穿用于每個OFDM符號的較高24個音調(diào)。應(yīng)注意到，包含重復(fù)位的信息位在ROBO模式中實(shí)際上在所有36個音調(diào)上被傳送。在此信道之后，所收到的數(shù)據(jù)流可看上去是用于每個OFDM符號的12個“接收到的位”，后面跟著24個“抹音位(erased bit)”(低信號值，基本上為零)。

在接收器處，接收到的數(shù)據(jù)流進(jìn)行均衡、切片(計(jì)算軟信息)、去交織、去展開(集成重復(fù)位的軟信息)，如由G3-PLC或IEEE 1901.2標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的。在這些操作之后，所得的軟信息被發(fā)送到維特比(Viterbi)解碼器。關(guān)于G3-PLC交錯器/去交錯器和展開的更多細(xì)節(jié)可見于ITU G.9903 02.2014標(biāo)準(zhǔn)(以及未來的版本)，該標(biāo)準(zhǔn)通過引用并入本文。

使用G3標(biāo)準(zhǔn)的電力線通信通過允許在中壓線路(例如12kV)上傳輸6km或更長距離并跨過帶有更少中繼器的變壓器來降低基礎(chǔ)設(shè)施成本。在噪聲信道上的穩(wěn)健操作由基于正交頻分復(fù)用(OFDM)的PHY(物理)層來提供。G3 Mac規(guī)范基于適合較低數(shù)據(jù)速率的IEEE 802.15.4-2006“用于低速率無線個人局域網(wǎng)(WPAN)的無線介質(zhì)訪問控制(MAC)和物理層(PHY)規(guī)范”。提供了兩層的前向糾錯特征和網(wǎng)絡(luò)安全特征。6LoWPAN適配層支持IPv6包。AES-128加密引擎可被包含在G3 PLC節(jié)點(diǎn)中。自適應(yīng)音調(diào)映射最大化帶寬利用率并且信道估計(jì)優(yōu)化相鄰節(jié)點(diǎn)之間的調(diào)制。網(wǎng)狀路由協(xié)議選擇遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)之間的最佳路徑。在MAC層，數(shù)據(jù)或命令幀可包含高達(dá)400字節(jié)的數(shù)據(jù)。在PHY層，幀可被分段并以較小的數(shù)據(jù)塊傳送。

IEEE 1901.2標(biāo)準(zhǔn)限定了用于經(jīng)由交流電力線和直流電力線的低頻(小于500kHz)窄帶電力線裝置的通信。該標(biāo)準(zhǔn)支持在下列環(huán)境中的室內(nèi)通信和室外通信：a)低壓線路(小于1000v)，諸如在公共設(shè)施變壓器和儀表之間的線路；b)從變壓器的低壓至中壓(1000V至高達(dá)72kV)；以及c)在城市和較長距離(幾公里)農(nóng)村通信兩者中的從變壓器的中壓電力線至低壓電力線。該標(biāo)準(zhǔn)使用小于500kHz的傳輸頻率。根據(jù)應(yīng)用要求，數(shù)據(jù)速率將可擴(kuò)展為500kbps。該標(biāo)準(zhǔn)解決電網(wǎng)到公共設(shè)施儀表、電動汽車到充電站以及家用區(qū)域聯(lián)網(wǎng)通信的場景。照明和太陽能面板電力線通信也潛在使用此通信標(biāo)準(zhǔn)。此標(biāo)準(zhǔn)集中通過所有類別的低頻窄帶(LF NB)裝置平衡并高效使用電力線通信信道，從而定義用于在不同LF NB標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)組織(SDO)技術(shù)之間共存的詳細(xì)機(jī)制，確保預(yù)期帶寬可被提供。通過最小化處于大于500kHz的頻率的帶外發(fā)射，此標(biāo)準(zhǔn)確保與寬帶電力線(BPL)裝置共存。該標(biāo)準(zhǔn)解決確保通信私密性并且允許使用安全敏感服務(wù)的必要安全要求。該標(biāo)準(zhǔn)定義了物理層(PHY)和數(shù)據(jù)鏈路層的介質(zhì)訪問(MAC)子層，如由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)開放系統(tǒng)互連(OSI)基本參考模型所定義的。

圖1為繪出電力配電系統(tǒng)的PLC系統(tǒng)的概念圖。來自變電站101的中壓(MV)電力線103通常攜帶在幾十千伏范圍的電壓。變壓器104將MV電力步進(jìn)下降到在LV線路105上的低壓(LV)電力，從而攜帶在100-240VAC范圍內(nèi)的電壓。變壓器104通常被設(shè)計(jì)為運(yùn)行在范圍為50-60Hz的非常低的頻率處。變壓器104通常不允許高頻率諸如大于100KHz的信號在LV線105與MV線103之間傳遞。LV線105經(jīng)由儀表106a-n向客戶饋送電力，該儀表通常被安裝在住宅102a-n的外面。雖然被稱為“住宅”，房屋102a-n可包含電力被接收和/或消耗的任意類型的建筑物、設(shè)施或位置。斷路器面板(例如面板107)提供儀表106n與住宅102n內(nèi)的電力導(dǎo)線108之間的接口。電力導(dǎo)線108向住宅102n內(nèi)的插座110、開關(guān)111和其它電氣裝置輸送電力。

在圖1中示出的電力線拓?fù)淇杀挥糜谙蜃≌?02a-n輸送高速通信。在一些實(shí)施方式中，電力線通信調(diào)制解調(diào)器或網(wǎng)關(guān)112a-n可以在儀表106a-n處被耦連到LV電力線105。PLC調(diào)制解調(diào)器/網(wǎng)關(guān)112a-n可被用于通過MV/LV線103/105傳送并且接收數(shù)據(jù)信號。此類數(shù)據(jù)信號可被用于支持抄表和電力輸送應(yīng)用(例如，智能電網(wǎng)應(yīng)用)、通信系統(tǒng)、高速互聯(lián)網(wǎng)、電話通訊、視頻會議和視頻傳輸，僅舉幾個例子。通過在電力傳輸網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)送電信和/或數(shù)據(jù)信號，不再需要向每個簽約者102a-n架設(shè)新的布線。因此，通過使用現(xiàn)有配電系統(tǒng)來攜帶數(shù)據(jù)信號，可以明顯節(jié)約成本。

用于在電力線上傳輸數(shù)據(jù)的例示性方法可使用例如具有與電力信號頻率不同的頻率的載波信號。載波信號可例如使用正交頻分復(fù)用(OFDM)方案或類似方案通過數(shù)據(jù)來調(diào)制。下面描述的示例基于IEEE 1901.2或G3-PLC，然而，其它實(shí)施例可使用現(xiàn)在已知或以后開發(fā)的其它基于OFDM的協(xié)議。

在住宅102a-n的PLC調(diào)制解調(diào)器或網(wǎng)關(guān)112a-n使用MV/LV電網(wǎng)向和從PLC數(shù)據(jù)集線器114傳播數(shù)據(jù)信號而無需另外的布線。集線器114可以被耦連到MV線103或LV線105中的任意一種。調(diào)制解調(diào)器或網(wǎng)關(guān)112a-n可支持諸如高速寬帶互聯(lián)網(wǎng)鏈路、窄帶控制應(yīng)用、低帶寬數(shù)據(jù)收集應(yīng)用等的應(yīng)用。在家庭環(huán)境中，例如，調(diào)制解調(diào)器或網(wǎng)關(guān)112a-n可以進(jìn)一步啟用家庭和建筑物在供熱和空氣調(diào)節(jié)、照明和安全方面的自動化。而且，PLC調(diào)制解調(diào)器或網(wǎng)關(guān)112a-n可用于控制電動汽車和其它家用電器的AC或DC充電。PLC裝置113為表示例如可在住宅或辦公室內(nèi)采用的一個或多個PLC裝置的示例裝置。例如，在房屋的外面，電力線通信網(wǎng)絡(luò)可提供街道照明控制和遠(yuǎn)程電力儀表數(shù)據(jù)收集。

一個或多個數(shù)據(jù)集線器114可經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)120被耦連到控制中心130(例如，公用事業(yè)公司)。網(wǎng)絡(luò)120可以包括例如，基于IP的網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)、蜂窩網(wǎng)絡(luò)、WiFi網(wǎng)絡(luò)、WiMax網(wǎng)絡(luò)等。由此，控制中心130可以被配置為通過(多個)集線器114從(多個)網(wǎng)關(guān)112和/或(多個)裝置113收集電力消耗和其他類型的相關(guān)信息。附加或可替換地，控制中心130可以被配置為通過將智能電網(wǎng)的政策和其他監(jiān)管或商業(yè)規(guī)則通過(多個)集線器114傳送到每個網(wǎng)關(guān)(多個網(wǎng)關(guān))112和/或(多個)裝置113來實(shí)現(xiàn)此種規(guī)則。

在一些實(shí)施例中，每個集線器114可被看作用于PLC域的基本節(jié)點(diǎn)，每個此類域包括通過相應(yīng)的集線器114與控制中心130通信的下游PLC裝置。例如，在圖1中，裝置106a-n、112a-n和113可全部被看作是PLC域的一部分，該P(yáng)LC域具有作為其基本節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)集線器114；雖然在其它情形下，其它裝置可被用作PLC域的基本節(jié)點(diǎn)。在傳統(tǒng)情況下，多個節(jié)點(diǎn)可被部署在給定的PLC網(wǎng)絡(luò)中，并且至少那些節(jié)點(diǎn)中的子集可通過骨干網(wǎng)(例如，以太網(wǎng)、數(shù)字用戶環(huán)路(DSL)等)被系到公用的時鐘。進(jìn)一步地，每個PLC域可以通過其自身的類似于變壓器104的不同變壓器耦連到MV線103。

仍參考圖1，儀表106、網(wǎng)關(guān)112、PLC裝置113以及數(shù)據(jù)集線器114每個都可被耦連到PLC調(diào)制解調(diào)器等裝置或以其他方式包含PLC調(diào)制解調(diào)器等裝置。PLC調(diào)制解調(diào)器可包含有利于裝置連接到電力線103、105和/或108的發(fā)送器和/或接收器電路系統(tǒng)。

圖2為PLC裝置或調(diào)制解調(diào)器113的框圖，其可包含用于計(jì)算本文所述的有效SNR的方法的實(shí)施例。如圖所示，AC接口201可以使用開關(guān)電路或類似電路以允許PLC裝置113將導(dǎo)線108a與108b之間的連接切斷的方式被耦連到房屋112n中的電導(dǎo)線108a和108b。然而，在其它實(shí)施例中，在沒有提供此類切換能力的情況下，AC接口201可被連接到單個導(dǎo)線108(即，沒有將導(dǎo)線108分成導(dǎo)線108a和108b)。在操作中，AC接口201可允許PLC引擎202通過導(dǎo)線108a-b接收和傳輸PLC信號。如上所述，在一些情況下，PLC裝置113可為PLC調(diào)制解調(diào)器。另外或替換地，PLC裝置113可為智能電網(wǎng)裝置(例如，AC或DC充電器、儀表等)、家用電器或用于位于房屋112內(nèi)部或外部的其它電氣單元(例如，街道照明等)的控制模塊的一部分。例如，PLC裝置113還可體現(xiàn)為被耦連以跨接用于數(shù)據(jù)裝置(諸如計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)或各種類型的傳感器和致動器)的PLC網(wǎng)絡(luò)提供數(shù)據(jù)傳遞的調(diào)制解調(diào)器。

PLC引擎202可被配置成使用特定的信道或頻段經(jīng)由AC接口201通過電線108a和/或108b傳輸和/或接收PLC信號。在一些實(shí)施例中，PLC引擎202可被配置成傳輸OFDM信號，然而其它類型的調(diào)制方案可被使用。由此，PLC引擎202可包含或以其它方式被配置成與計(jì)量電路或監(jiān)控電路(未示出)通信，該計(jì)量電路或監(jiān)控電路進(jìn)而被配置成經(jīng)由導(dǎo)線108、108a和/或108b測量特定裝置或家用電器的電力消耗特性。PLC引擎202可接收此類電力消耗信息，將其編碼為一個或多個PLC信號，并且通過導(dǎo)線108、108a和/或108b向更高級的PLC裝置(例如，PLC網(wǎng)關(guān)112n、數(shù)據(jù)集線器114等)傳輸該一個或多個PLC信號以用于進(jìn)一步處理。相反，PLC引擎202可從此類更高級的PLC裝置接收在PLC信號中編碼的指令和/或其它信息，從而例如允許PLC引擎202選擇其操作的特定頻帶?？墒褂脭?shù)字信號處理器(DSP)或另一類型的微處理器來實(shí)現(xiàn)PLC引擎202，該微處理器執(zhí)行存儲在耦連到微處理器的存儲器中的控制軟件指令，例如，用于執(zhí)行用于電力線裝置113的各種應(yīng)用。

圖3為PLC網(wǎng)關(guān)112的框圖，其可包含用于計(jì)算本文所述的有效SNR的方法的實(shí)施例。如此示例所述，網(wǎng)關(guān)引擎301被耦連到儀表接口302、本地通信接口303和頻帶使用數(shù)據(jù)庫304。儀表接口302被耦連到儀表106，并且本地通信接口303被耦連到各種PLC裝置中的一個或多個，例如PLC裝置113。本地通信接口303可提供各種通信協(xié)議，諸如ZIGBEE、藍(lán)牙、WI-FI、WI-MAX、以太網(wǎng)等，其可使網(wǎng)關(guān)112能夠與各種各樣的不同裝置和家用電器通信。在操作中，網(wǎng)關(guān)引擎301可被配置成收集來自PLC裝置113和/或其他裝置以及儀表106的通信，并且充當(dāng)在這些不同裝置與PLC數(shù)據(jù)集線器114之間的接口。網(wǎng)關(guān)引擎301還可被配置成向指定裝置分配頻帶和/或向此類裝置提供能夠使這些裝置自我分配它們自己的工作頻率的信息。

在一些實(shí)施例中，PLC網(wǎng)關(guān)112可以被布置在房屋102n內(nèi)部或附近，并且充當(dāng)至所有PLC到房屋102n和/或從房屋102n到PLC通信的網(wǎng)關(guān)。然而，在其它實(shí)施例中，PLC網(wǎng)關(guān)112可不存在，并且PLC裝置113(以及儀表106n和/或其它家用電器)可與PLC數(shù)據(jù)集線器114直接通信。當(dāng)存在PLC網(wǎng)關(guān)112時，其可包含數(shù)據(jù)庫304，該數(shù)據(jù)庫具有例如由房屋102n內(nèi)的各種PLC裝置113當(dāng)前使用的頻帶的記錄。此類記錄的示例可包含例如裝置識別信息(例如，序列號、裝置ID等)、應(yīng)用程序配置文件、裝置類別和/或當(dāng)前分配的頻帶。由此，網(wǎng)關(guān)引擎301在分配、分派或以其它方式管理被分配到其各個PLC裝置的頻帶時可以使用數(shù)據(jù)庫304。PLC網(wǎng)關(guān)引擎301可使用數(shù)字信號處理器(DSP)或另一類型的微處理器來實(shí)現(xiàn)，該微處理器執(zhí)行存儲在耦連到微處理器的存儲器中的控制軟件指令，例如，用于執(zhí)行用于網(wǎng)關(guān)裝置112的各種應(yīng)用。

圖4為可包含用于計(jì)算本文所述的有效SNR的方法的實(shí)施例的PLC數(shù)據(jù)集線器的框圖。網(wǎng)關(guān)接口401被耦連到數(shù)據(jù)集線器引擎402，并且可被配置成與一個或多個PLC網(wǎng)關(guān)112a-n通信。網(wǎng)絡(luò)接口403也被耦連到數(shù)據(jù)集線器引擎402，并且可被配置成與網(wǎng)絡(luò)120通信。在操作中，數(shù)據(jù)集線器引擎402在將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到控制中心130之前可以被用于從多個網(wǎng)關(guān)112a-n收集信息和數(shù)據(jù)。在PLC網(wǎng)關(guān)112a-n不存在的情況下，網(wǎng)關(guān)接口401可以由被配置為與儀表116a-n、PLC設(shè)備113和/或其他家用電器直接通信的儀表和/或裝置接口(未示出)替換。進(jìn)一步地，如果不存在PLC網(wǎng)關(guān)112a-n，頻率使用數(shù)據(jù)庫404可被配置成類似以上關(guān)于數(shù)據(jù)庫304的描述來存儲記錄。

周期性脈沖噪聲

圖5示出可能出現(xiàn)在相對于50Hz主周期為周期性的示例PLC信道上的脈沖噪聲的示例曲線圖。周期性脈沖噪聲可限制PLC的通信性能，例如參見T.Shongwe，A.J.H Vinck，H.C.Ferreira在ISPLC 2014的“On Impulse Noise and its Models”。這種類型的噪聲由在交流(AC)主周期中周期性出現(xiàn)的高功率噪聲突發(fā)(high power noise burst)組成。通常，在交流線路電壓的每個過零點(diǎn)，在晶體管或二極管響應(yīng)于每個過零事件接通和斷開時，由交流線路電壓供電的各種電子裝置會生成噪聲。因此，如在502所示，噪聲脈沖500可在50周期系統(tǒng)中每10ms出現(xiàn)一次。類似地，噪聲脈沖在60周期系統(tǒng)中可每8.33毫秒(ms)在過零點(diǎn)出現(xiàn)。因此，在噪聲突發(fā)期間所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可能被嚴(yán)重破壞。在PLC中，脈沖噪聲突發(fā)500通常跨越504不止一個OFDM符號，并且具有等于半個AC主周期的周期性。

此外，在一些情況下，在每個PLC裝置中的發(fā)送器/接收器可見的負(fù)荷可在交流主周期上具有循環(huán)平穩(wěn)相關(guān)度，并因此在一些情況下的信道可表現(xiàn)為如同具有相對于交流主周期為周期性的占空比的抹音信道。

基于包的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中的包的常規(guī)結(jié)構(gòu)包括前導(dǎo)碼、頭部和數(shù)據(jù)載荷。前導(dǎo)碼通常用于估計(jì)信道脈沖響應(yīng)、導(dǎo)出自動增益控制電路的設(shè)定并且執(zhí)行載波頻率偏移估計(jì)。它還可用于同步和其它的物理層功能。頭部通常用于輸送關(guān)于可變的物理層參數(shù)(諸如數(shù)據(jù)載荷的大小和實(shí)施用于特定包的調(diào)制類型)的信息。

如上所述，包可橫跨干擾的若干間隔。例如，在400kHz處采樣的G3-CENELEC包具有OFDM符號，該OFDM符號由278個采樣組成，其中，22個采樣對應(yīng)于循環(huán)前綴。每個符號為695微秒(usec)，因此，整個包可橫跨50/60Hz交流波的若干周期。

在典型通信系統(tǒng)中，發(fā)送器和接收器對進(jìn)行協(xié)商以確定可以支持的調(diào)制。這通常通過發(fā)送具有可以得到支持的最低調(diào)制和代碼速率的“發(fā)聲(sounding)”包來完成。例如，作為IEEE 1901.2和ITU-T G9903中的示例，發(fā)聲包被稱為音調(diào)映射請求包，并且在帶有對應(yīng)于以因數(shù)4重復(fù)或展開的BPSK的ROBO調(diào)制中發(fā)送。信道質(zhì)量度量可被用來估計(jì)信道質(zhì)量并因此選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)速率。為了試圖設(shè)定每個信道的數(shù)據(jù)傳輸速率，大多數(shù)信道質(zhì)量度量與在接收器所測量的信噪比(SNR)相關(guān)，或根據(jù)在接收器所測量的信噪比(SNR)來估計(jì)大多數(shù)信道質(zhì)量度量。

響應(yīng)于發(fā)聲包，接收器可分析接收到的包以確定SNR，接著該SNR隨后可被返回到發(fā)起發(fā)聲包的發(fā)送器以指示信道的質(zhì)量。一旦發(fā)送器已知接收器可見的信道的質(zhì)量，該發(fā)送器可選擇適當(dāng)?shù)恼{(diào)制和編碼方案(MCS)以用于向該接收器傳送數(shù)據(jù)包。

在無線信道中，有效的指數(shù)SNR(EESM)為用于確定鏈路可以支持的調(diào)制和編碼方案(MCS)的一種方法；例如參見在2011年10月的IEEE Transactions on Wireless Communications的卷10第3436-3448頁的S.N.Donthi和N.B.Mehta的“An accurate model for EESM and its application to analysis of CQI feedback schemes and scheduling in LTE”。EESM在來自不同子載波的SNR估計(jì)需要被組合為被用于確定鏈路可支持的MCS的一個有效SNR估計(jì)時對于多載波系統(tǒng)是特別有效的。諸如使用SNR估計(jì)的加權(quán)幾何平均的替代方法也已被公開；例如參見Anim-Appiah，A.Batra，R.G.C Williams的“Method and apparatus for channel quality metric generations within a packet based multi-carrier modulation communication”的美國專利7,295,517。然而，不像無線信道，電力線信道通常表現(xiàn)出周期性的強(qiáng)脈沖噪聲，因此常規(guī)的鏈路質(zhì)量度量方案需要被適當(dāng)修改以便將此考慮在內(nèi)?，F(xiàn)在將描述用于在存在脈沖噪聲或抹音(erasure)時計(jì)算鏈路可以支持的有效SNR的機(jī)制。

圖6為示出用于計(jì)算在具有脈沖噪聲或抹音的信道中的SNR的方法的流程圖。此方法可實(shí)現(xiàn)在PLC網(wǎng)絡(luò)裝置上的軟件或硬件中，或該方法通過PLC網(wǎng)絡(luò)裝置上的軟件和硬件的組合來實(shí)現(xiàn)。

初始地，發(fā)聲包由PLC裝置(諸如電力線裝置113，返回參考圖1)中的接收器接收602，該P(yáng)LC裝置例如被耦連到如圖1所示的電力線網(wǎng)絡(luò)。例如，發(fā)聲包可由耦連到電力線網(wǎng)絡(luò)的另一電力線裝置(諸如網(wǎng)關(guān)裝置112n)中的發(fā)送器發(fā)送。通常，發(fā)送器將指示該包為發(fā)聲包，并因此希望指示信道質(zhì)量的響應(yīng)。如上面更詳細(xì)所述，PLC網(wǎng)絡(luò)通常應(yīng)表現(xiàn)出周期性的脈沖噪聲突發(fā)。

通常，在PLC裝置第一次在PLC網(wǎng)絡(luò)上被發(fā)現(xiàn)時，發(fā)聲包將被發(fā)送。然后，發(fā)聲包可被周期性傳輸，以便保持信道質(zhì)量的當(dāng)前狀態(tài)。在一些網(wǎng)絡(luò)中，周期性速率可由網(wǎng)絡(luò)管理員設(shè)定。例如，在其它網(wǎng)絡(luò)中，周期性速率可由存儲在網(wǎng)絡(luò)控制節(jié)點(diǎn)中的默認(rèn)值來定義。例如，在一些實(shí)施例中，周期性速率可被定義為10到20分鐘的范圍內(nèi)。例如，然后更大或更小的間隔可由系統(tǒng)設(shè)計(jì)師或管理員定義。

在一些實(shí)施例中，接收器可對并非是發(fā)聲包的包執(zhí)行此方法并向發(fā)送器提供未被請求的信道狀態(tài)。例如，這可發(fā)生在接收器通知自最后的信道質(zhì)量更新后該信道質(zhì)量已明顯改變的情況下。

耦連到PLC裝置中的接收器的處理邏輯可隨后確定604表現(xiàn)出脈沖噪聲或抹音的在接收包中的壞數(shù)據(jù)符號的數(shù)量N_壞。這可以若干方式完成。在一些實(shí)施例中，用于每個數(shù)據(jù)符號的RMS值可與標(biāo)稱RMS值比較，并且如果該RMS值改變超過預(yù)定義閾值，則該符號被宣布為“壞”符號。在另一實(shí)施例中，在接收到符號中的每個子載波的原始SNR值可被計(jì)算，并且如果這些原始SNR值的一些函數(shù)(例如，算術(shù)平均或幾何平均)低于閾值，則特定符號被宣布為壞的。其它已知或以后開發(fā)的技術(shù)可被用來確定符號為壞的。

耦連到PLC裝置中的接收器的處理邏輯可隨后計(jì)算604N_壞比(N(壞)比)。在一些實(shí)施例中，N_壞比可以是在包中的“壞”數(shù)據(jù)符號對數(shù)據(jù)符號總數(shù)(N_總)的比率，(N_壞/N_總)。在另一實(shí)施例中，N_壞比可以是在包中的“壞”數(shù)據(jù)符號對“好”數(shù)據(jù)符號的數(shù)量(N_好)的比率，(N_壞/N_好)。在任一情況下，該比率可用于確定需要從估計(jì)的SNR(SNR_{估計(jì)的好})減去多少SNR偏移以得到鏈路的總有效SNR。隨著該比率向零移動并且對于高SNR_{估計(jì)的好}值，可以支持更高的調(diào)制。例如，圖8A示出相對在包中的“好”符號的百分比(即[N_總-N_壞]/N_總)的在G3-PLC中的三種不同調(diào)制的性能(包錯誤率)。在此示例中，曲線圖線802示出BPSK調(diào)制，曲線圖線803示出QPSK調(diào)制，并且曲線圖線804示出8PSK調(diào)制。包錯誤率(PER)為不正確接收的數(shù)據(jù)包的數(shù)量除以接收到包的總數(shù)。如果至少一位是錯誤的，則包被宣布為不正確。很顯然，對于任何給定的調(diào)制方案，具有更多抹音或壞符號的效果將導(dǎo)致PER下降。

耦連至PLC裝置中的接收器的處理邏輯可隨后僅基于“好”符號來計(jì)算606所估計(jì)的SNR(SNR_{估計(jì)的好})。這可使用EESM方法來完成，該方法在美國專利7,295,517中概述，或它可簡單的為在所有好的符號中的SNR估計(jì)的算術(shù)、幾何或調(diào)和平均或它們的一些組合。其它已知或以后開發(fā)的技術(shù)也可用于僅使用發(fā)聲包中的好符號來確定有效的SNR。

耦連至PLC裝置中的接收器的處理邏輯可以隨后確定608待被應(yīng)用的SNR_偏移。SNR_偏移為N_壞比和SNR_{估計(jì)的好}兩者的函數(shù)，如由方程式(1)所指示。

SNR_偏移＝f(N_壞比，SNR_{估計(jì)的好}) (1)

在方程式(1)中，f(.)為可被預(yù)確定的并且取決于系統(tǒng)參數(shù)(即，調(diào)制、交錯器的類型、編碼類型等)的函數(shù)。在一些實(shí)施例中，f(.)可僅為取決于N_壞/N_總或根據(jù)N_壞/N_好的線性擬合，例如，其中線性擬合參數(shù)(在y＝mx+c中的斜率(m)值和y攔截(c)值)進(jìn)一步取決于SNR_{估計(jì)的好}。在一些實(shí)施例中，函數(shù)f(.)可以基于N_壞/N_總和SNR_{估計(jì)的好}的輸入的查詢表的方式來實(shí)現(xiàn)。函數(shù)f(.)的確定將在下面參考圖7來更詳細(xì)地描述。

仍然參考圖6，耦連至PLC裝置中的接收器的處理邏輯可隨后使用方程式(2)來計(jì)算610該鏈路的有效SNR。

SNR_有效＝SNR_{估計(jì)的好}-SNR_偏移 (2)

SNR_有效可被看作該鏈路的“增加高斯白噪聲”(awgn)SNR并且可被用來基于所期望的目標(biāo)包錯誤率性能來確定該鏈路可以支持的調(diào)制和編碼方案。

可使用G3-PLC標(biāo)準(zhǔn)將該方法應(yīng)用于所有的頻段。例如，該方法也可使用IEEE 1901.2來應(yīng)用于所有的頻段。

圖7為示出預(yù)確定可被用于確定SNR校正值的函數(shù)的方法的流程圖。在此示例中，在干擾水平的范圍內(nèi)的噪聲信道的操作被建模702，以產(chǎn)生有效SNR的曲線。圖8B示出建模過程702的示例。在此示例中，曲線圖線812示出BPSK調(diào)制，曲線圖線813示出QPSK調(diào)制，并且曲線圖線814示出8PSK調(diào)制。對于每種類型的調(diào)制，通過模擬帶有增加高斯白噪聲(awgn)的信道的操作，SNR在范圍內(nèi)改變。在各個點(diǎn)的包錯誤率被確定并被繪出以形成曲線圖線。

接下來，N_壞比和SNR_好在干擾水平的范圍內(nèi)被建模704，如圖8A所示。在此示例中，曲線圖線802示出BPSK調(diào)制，曲線圖線803示出QPSK調(diào)制，并且曲線圖線804示出8PSK調(diào)制。x軸表示未被抹音的包的百分比。換句話說，例如，此為N_好/N_總比或(N_總-N_壞)/N_總或(1-N_壞/N_總)。再者，對于每種類型的調(diào)制，在各個點(diǎn)的包錯誤率被確定并被繪出以形成曲線圖線。

N_壞比和SNR_好的校正函數(shù)隨后被確定，該校正函數(shù)在干擾水平的范圍內(nèi)與SNR_好組合時在干擾水平的范圍內(nèi)產(chǎn)生近似SNR校正值以近似匹配有效SNR的曲線。例如，這可通過基于來自圖8A和8B中的每個的相同PER值選擇對應(yīng)的點(diǎn)(諸如，點(diǎn)822和832、823和833以及824和834)來完成。這些對應(yīng)的點(diǎn)提供在SNR和N_壞比之間的相關(guān)性。

在此示例中，針對在N_壞比＝42％處的PER＝10^-1的來自圖8A的點(diǎn)822和針對SNR＝-0.5處的PER＝10^-1的來自圖8B的對應(yīng)點(diǎn)832可被組合，以示出在N_壞比＝42％處的有效SNR僅為-0.5。然而，當(dāng)僅在好符號上測量時，計(jì)算的在該N_壞比處的SNR_好為大約為15dB。因此，需要從SNR_好減去近似15.5dB的SNR_偏移。這在圖9的點(diǎn)942處示出。類似地，可使用點(diǎn)對823和833以及824和834來確定點(diǎn)943和944。具有函數(shù)y＝mx+c的直線950可隨后被擬合到具有表示函數(shù)f(.)的近似參數(shù)的這些點(diǎn)。在一些實(shí)施例中，直線參數(shù)(m和c)為SNR的函數(shù)。作為在圖9中的示例，直線參數(shù)(m和c)針對SNR_好＝15dB被計(jì)算。在另一個實(shí)施例中，由于PER可具有對包長度或交錯器設(shè)定的進(jìn)一步相關(guān)性，直線參數(shù)(m和c)可為SNR和包長度兩者的函數(shù)。在一些實(shí)施例中，例如，這可存儲在具有對應(yīng)于SNR_好的行項(xiàng)和對應(yīng)于包長度的列項(xiàng)的2D表中，其中條目等于預(yù)期的直線擬合(m和c)參數(shù)。

更復(fù)雜的模型也可被預(yù)確定以涵蓋范圍廣泛的信道條件。例如，在此情況下，例如，查詢表可用于表示所得的函數(shù)。

圖10為電力線通信系統(tǒng)的架構(gòu)圖，其示出用于數(shù)據(jù)包管理的PHY(物理)和MAC(介質(zhì)訪問控制)層，如由G3-PLC和IEEE 1901標(biāo)準(zhǔn)所定義的。在H1(主機(jī))接口之上的更高層實(shí)體(HLE)可以是向在H1接口下面的客戶提供片外(off-chip)服務(wù)的橋、應(yīng)用或服務(wù)器。數(shù)據(jù)的服務(wù)訪問點(diǎn)(SAP)接受以太網(wǎng)格式包，因此，所有基于IP的協(xié)議很容易被處理。如圖10所示，PLC通信標(biāo)準(zhǔn)定義兩個面。數(shù)據(jù)面利用在匯聚層(CL)和MAC之間的M1接口以及在MAC和PHY之間的PHY接口提供傳統(tǒng)的分層方法。在控制面中，MAC為沒有按常規(guī)分層的整體層(monolith)。在圖10中，其被標(biāo)記為連接管理器(CM)，由于為其主函數(shù)。控制面所采用的方法被選擇成提供更有效的處理并提供用于創(chuàng)新的更大靈活性的執(zhí)行器。雖然控制面的一部分可在所有站中，中心協(xié)調(diào)器(CCo)實(shí)體可僅在單個PLC網(wǎng)絡(luò)中的一個站中為激活的。

為了更好理解本發(fā)明的實(shí)施例，現(xiàn)將描述IEEE 1901.2的概述。額外的細(xì)節(jié)可見于各種IEEE文獻(xiàn)。更詳細(xì)的概述提供在2013年7月2日的“An Overview，History，and Formation of IEEE 1901.2 for Narrowband OFDM PLC”，其通過引用并入本文。

關(guān)于PHY構(gòu)建塊(building block)的細(xì)節(jié)已在各種IEEE出版物中呈現(xiàn)。最終結(jié)果為現(xiàn)在的用于NB PLC的通用PHY結(jié)構(gòu)。在收發(fā)器中的基本PHY元素(element)開始于擾頻器(scrambler)。擾頻器的功能是用于隨機(jī)化輸入的數(shù)據(jù)。G3-PLC和PRIME兩者都利用相同的多項(xiàng)式發(fā)生器，如方程式(3)所示。

s(x)＝x⁷+x⁴+1 (3)

接著是兩個糾錯級別，其以里德-所羅門(Reed-Solomon)(RS)編碼器來開始，其中，通常來自擾頻器的數(shù)據(jù)使用伽羅瓦(Galois)字段(GF)通過縮短系統(tǒng)里德-所羅門(RS)碼來編碼。由G3-PLC和PRIME兩者所采用的第二糾錯級使用帶有約束率K＝7的1/2速率卷積編碼器。卷積編碼器后面跟隨的是二維(時間和頻率)交錯器。這些塊在一起明顯提高存在噪音的情況下的穩(wěn)健性和整體系統(tǒng)性能。

在FEC(前向糾錯)塊之后是OFDM調(diào)制器。PRIME和G3-PLC的調(diào)制技術(shù)被選擇用在IEEE 1901.2中。所定義的調(diào)制器描述調(diào)制(BPSK、QPSK、8PSK等)；構(gòu)像(constellation)映射；重復(fù)次數(shù)(4、6等)；調(diào)制類型(差分、相干)；頻域預(yù)加強(qiáng)；OFDM生成(帶有循環(huán)前綴的IFFT)；和窗口化(windowing)。

物理幀的結(jié)構(gòu)根據(jù)基本系統(tǒng)參數(shù)來定義，該基本系統(tǒng)參數(shù)包含F(xiàn)FT點(diǎn)的數(shù)量和重疊樣本、循環(huán)前綴的大小、在前導(dǎo)碼中的符號的數(shù)量和采樣頻率。物理層支持兩種類型的幀：數(shù)據(jù)幀和ACK/NACK幀。每個幀以用于同步和檢測以及自動增益控制(AGC)自適應(yīng)的前導(dǎo)碼開始。前導(dǎo)碼之后是分配到幀控制頭部(FCH)的數(shù)據(jù)符號，其中符號的數(shù)量取決于OFDM調(diào)制所使用的載頻的數(shù)量。

FCH是在每個數(shù)據(jù)幀開始處傳輸?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。其含有關(guān)于調(diào)制的信息和在符號中的當(dāng)前幀的長度。FCH也包含用于錯誤檢測的幀控制校驗(yàn)和(CRC，或循環(huán)冗余校驗(yàn))。CRC的大小取決于所采用的頻段。

PHY層包含優(yōu)化最大穩(wěn)健性的自適應(yīng)音調(diào)映射(ATM)特征。增加的ATM特征首先通過估計(jì)接收到的信號子載波(音調(diào))的SNR來實(shí)現(xiàn)，并且然后自適應(yīng)選擇可用音調(diào)和最佳調(diào)制以及編碼類型，以確保通過電力線信道的可靠通信。音調(diào)映射也規(guī)定針對頻譜的各個分段待應(yīng)用的遠(yuǎn)程發(fā)送器的功率水平和增益值。全載波(per-carrier)的質(zhì)量測量使得系統(tǒng)能夠自適應(yīng)地避免在子載波上低質(zhì)量傳送數(shù)據(jù)。通過使用音調(diào)映射索引系統(tǒng)，接收器了解發(fā)送器使用哪些音調(diào)發(fā)送數(shù)據(jù)，以及哪些音調(diào)被填充有待忽略的偽數(shù)據(jù)。ATM的目標(biāo)是在發(fā)送器和接收器之間的給定信道狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)最大可能的吞吐率。

在MAC和PHY層之間的傳輸協(xié)議包含可在MAC和PHY層之間訪問的不同數(shù)據(jù)原語(primitive)?？商峁┤舾稍Z。PD-DATA.request原語由本地MAC子層實(shí)體生成并分發(fā)到其PHY實(shí)體以請求PHY服務(wù)數(shù)據(jù)單元(PSDU)的傳輸。PD-DATA.confirm原語確認(rèn)從本地PHY實(shí)體到對等PHY實(shí)體的PSDU的傳輸?shù)慕Y(jié)束。PD-DATA.indication原語指示PSDU從PHY轉(zhuǎn)移到本地MAC子層實(shí)體。PHY層可包含被稱為PLME(物理層管理實(shí)體)的管理實(shí)體。PLME提供層管理服務(wù)接口功能。PLME也負(fù)責(zé)維持PHY信息庫。

MAC層為在邏輯鏈路控制(LLC)層和PHY層之間的接口。MAC層通過使用CSMA/CA(避免多路訪問沖突的載波感測)來調(diào)節(jié)對介質(zhì)的訪問。其以肯定應(yīng)答(ACK)和否定應(yīng)答(NACK)的形式對上層提供反饋并且還進(jìn)行包分片和重組。包加密/解密也通過MAC層來執(zhí)行。

可提供音調(diào)映射響應(yīng)MAC命令以采用自適應(yīng)音調(diào)映射。如果設(shè)定接收到的包分段控制字段的音調(diào)映射請求(TMR)位，那么MAC子層生成音調(diào)映射響應(yīng)命令。這意味著包源發(fā)站已請求來自目的地裝置的音調(diào)映射信息。該目的地裝置必須估計(jì)兩點(diǎn)之間的這種特定通信鏈路并報(bào)告最佳的PHY參數(shù)。該音調(diào)映射信息包含與PHY參數(shù)相關(guān)聯(lián)的索引：使用的音調(diào)和分配的數(shù)量(音調(diào)映射)、調(diào)制模式、TX功率控制參數(shù)和鏈路質(zhì)量指示符(LQI)。

物理層(PHY)可在小于500kHz的頻率范圍內(nèi)運(yùn)行并提供高達(dá)500kbps的PHY信道速率。IEEE 1901.2裝置可發(fā)送長度大于400字節(jié)的MAC數(shù)據(jù)幀，而G3裝置被限制為最大400字節(jié)。

圖11為示例性的低成本、低功率G3和1901.2兼容裝置1100的框圖，其示出用于通過電力線1102的PLC的電力線通信節(jié)點(diǎn)的OFDM發(fā)送器1110和接收器1120。如上所述，電力線信道是非常不利的。信道特性和參數(shù)隨著頻率、位置、時間和連接到其的設(shè)備的類型而改變。使用在G3 PLC和IEEE 1901.2中的從10kHz至200kHz的低頻區(qū)域特別易于受干擾。此外，電力線正是頻率選擇性信道。除了背景噪聲之外，其還受制于往往發(fā)生在50/60Hz處的脈沖噪聲、窄帶干擾和高達(dá)幾百微秒的群延遲。

如以上詳述，OFDM為可以有效利用由CENELEC和IEEE 1901.2所規(guī)定的有限帶寬并由此允許使用高級信道編碼技術(shù)的調(diào)制技術(shù)。此組合有利于通過電力線信道的非常穩(wěn)健的通信。

CENELEC帶寬被劃分為若干個子信道，其可被視為許多獨(dú)立的帶有不同非干擾(正交)載波頻率的PSK調(diào)制載波。卷積和里德-所羅門(RS)編碼提供允許接收器恢復(fù)由背景和脈沖噪聲所引起的丟失位的冗余位。時頻交錯方案可被用于減少在解碼器的輸入處的接收的噪聲的相關(guān)性，從而提供分集(diversity)。

數(shù)據(jù)1111和幀控制頭部1112由應(yīng)用經(jīng)由通信協(xié)議的介質(zhì)訪問層(MAC)來提供。OFDM信號通過在復(fù)值信號點(diǎn)上執(zhí)行IFFT(快速傅立葉逆變換)1115來生成，該復(fù)值信號點(diǎn)通過根據(jù)前向糾錯編碼器1113使用里德-所羅門編碼的差分編碼相位調(diào)制產(chǎn)生。音調(diào)映射1114被執(zhí)行以向各個子載波分配信號點(diǎn)。OFDM符號通過向由IFFT 1115所生成的每個塊的開始端附加循環(huán)前綴(CP)1116來構(gòu)建。循環(huán)前綴的長度被選擇使得信道群延遲不應(yīng)引起連續(xù)OFDM符號或相鄰的子載波來干擾。OFDM符號隨后被窗口化1117并經(jīng)由模擬前端(AFE)1118被施加在電力線1102上。AFE 1118提供發(fā)送器1110與50/60Hz電力線電壓的隔離。

類似地，接收器1120經(jīng)由AFE 1121從電力線1102接收OFDM信號，該AFE使接收器1120與50/60HZ電力線電壓隔離。OFDM解調(diào)器1122去除循環(huán)前綴(CP)、使用FFT(快速傅里葉變換)將OFDM信號轉(zhuǎn)換到時域并且進(jìn)行相移鍵控(DBPSK、DQPSK)符號的解調(diào)。FEC解碼器1123使用里德-所羅門解碼來進(jìn)行糾錯并且隨后去擾碼(descramble)該符號以產(chǎn)生接收到的數(shù)據(jù)1124。幀控制頭部1125信息也由FEC解碼器1120產(chǎn)生，如由G3和IEEE 1901.2 PLC標(biāo)準(zhǔn)所定義的。

盲信道估計(jì)技術(shù)可被用于鏈路適配。基于接收到的信號的質(zhì)量，接收器決定待使用的調(diào)制方案，如由PLC標(biāo)準(zhǔn)所定義并且可使用本文所公開的SNR校正技術(shù)。此外，系統(tǒng)可利用壞SNR(信噪比)來區(qū)分子載波并且不在這些子載波上傳輸數(shù)據(jù)。

可使用執(zhí)行存儲在被耦連到微處理器的存儲器中的控制軟件指令(例如，用于進(jìn)行FEP編碼、映射和OFDM調(diào)制、解調(diào)以及FEP解碼)的數(shù)字信號處理器(DSP)或其它類型的微處理器來實(shí)現(xiàn)發(fā)送器1110和接收器1120。例如，在其它實(shí)施例中，發(fā)送器或接收器的一部分或全部可用硬連線控制邏輯來實(shí)現(xiàn)。可在使用已知的半導(dǎo)體處理技術(shù)的單個集成電路上實(shí)現(xiàn)發(fā)送器1110和接收器1120。模擬前端1118、1121要求可以耐受存在于電力線上的電壓水平的模擬邏輯和隔離變壓器。

G3和IEEE 1901.2 PLC系統(tǒng)被指定為具有通過穿過LV/MV變壓器在通常為100-240 VAC的低壓(LV)電力線以及高達(dá)約12kV的中壓(MV)電力線兩者中通信的能力。這意味著在傳輸?shù)男盘栍捎谕ㄟ^MV/LV變壓器已嚴(yán)重衰減之后，在LV側(cè)的接收器必須能夠檢測該傳輸?shù)男盘枴Ｔ谠撔盘柾ㄟ^變壓器時，預(yù)計(jì)該信號經(jīng)受其功率水平上的整體嚴(yán)重衰減以及衰減更高頻率的頻率依賴性衰減。發(fā)送器和接收器兩者具有補(bǔ)償這種衰減的機(jī)制。發(fā)送器具有調(diào)節(jié)其整體信號水平以及基于由目標(biāo)接收器所提供的音調(diào)映射信息形成其功率頻譜的能力，而接收器具有模擬和數(shù)字AGC(自動增益控制)兩者，以便實(shí)現(xiàn)足夠的增益來補(bǔ)償整體衰減。

其它實(shí)施例

在本文的描述中，使用在G3和IEEE 1901.2標(biāo)準(zhǔn)中具體定義和/或在PLC技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能很好理解的一些術(shù)語。出于簡潔考慮，未提供這些術(shù)語的定義。此外，使用此術(shù)語為了方便解釋，并且不應(yīng)被視為本發(fā)明對G3和IEEE 1901.2標(biāo)準(zhǔn)的限制實(shí)施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)明白，在不偏離所述功能的情況下，不同術(shù)語可被用于其它的編碼標(biāo)準(zhǔn)。

例如，通過確定提供特定頻帶(諸如，CENELEC A、CENELEC B、ARIB或FCC頻帶)的成功通信的一組包長度，這些實(shí)施例可在不同頻段上運(yùn)行。

本文所述的接收器和發(fā)送器及其方法的實(shí)施例可被提供在若干類型的數(shù)字系統(tǒng)中的任一個上：數(shù)字信號處理器(DSP)、通用可編程處理器、專用電路或片上系統(tǒng)(SoC)，諸如DSP和精簡指令集(RISC)處理器以及各種專用加速器的組合。在板上或外部(閃存EEP)ROM或FRAM中的存儲程序可被用于實(shí)施信號處理的各方面。

在本公開中描述的技術(shù)可在硬件、軟件、固件或它們的任何組合中實(shí)現(xiàn)?？墒褂糜布?或軟件狀態(tài)機(jī)的各種組合。例如，如果在軟件中實(shí)現(xiàn)，則軟件可在一個或多個處理器(諸如，微處理器、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、軟件狀態(tài)機(jī)或數(shù)字信號處理器(DSP))中執(zhí)行。執(zhí)行該技術(shù)的軟件可被初始存儲在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(諸如閃存驅(qū)動器、光盤(CD)、磁盤、磁帶、文件、存儲器或任何其它可讀存儲裝置)中并在制造現(xiàn)場被加載以在處理器中被執(zhí)行。在一些情況下，還可在計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品中銷售軟件，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包含計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)和用于計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的包裝材料。在一些情況下，軟件指令可經(jīng)由可移動計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(例如，軟盤、光盤、閃存、USB密鑰)、經(jīng)由另一數(shù)字系統(tǒng)上的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的傳輸路徑來分布。

在整個說明書和附屬權(quán)利要求中所使用的某些術(shù)語指的是特定系統(tǒng)組件。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)明白，在不偏離所述功能的情況下，數(shù)字系統(tǒng)中的組件可被稱為不同名稱和/或以未在本文所示的方式來組合。本文所述實(shí)施例是以組件的不同名稱區(qū)分，而不是以功能來區(qū)分。在所述討論以及附屬權(quán)利要求中，術(shù)語“包括”和“包含”以開放的方式來使用，并因此應(yīng)解釋為表示“包含但不限于...”。而且，術(shù)語“耦連”及其派生詞是指間接、直接、光和/或無線電連接。因此，如果第一裝置耦連到第二裝置，則該連接可為通過直接電連接、經(jīng)由其它裝置和連接通過間接電連接、通過光電連接和/或通過無線電連接。

雖然方法步驟可以按順序提出和描述，但是所示和所述的一個或多個步驟可被省略、重復(fù)、并行執(zhí)行和/或以與附圖所示和/或本文所述不同的順序來執(zhí)行。因此，不應(yīng)將本發(fā)明的實(shí)施例視為局限于附圖所示和/或本文所述的指定步驟順序。

因此可構(gòu)想，附屬權(quán)利要求應(yīng)涵蓋落入本發(fā)明的真實(shí)范圍和本發(fā)明的精神的實(shí)施例的任何變型。