[發(fā)明專利]一種電力載波高速多載波復(fù)用方法及系統(tǒng)

無效

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• 申請日: 2011-09-16
• 公開（公告）號: CN103036831A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 洪利;陳仲錢
• 申請（專利權(quán)）人: 北京廣聯(lián)智能科技有限公司
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;H04B3/54
• 代理公司: 北京挺立專利事務(wù)所(普通合伙) 11265
• 代理人: 葉樹明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，尤其涉及一種電力載波高速多載波復(fù)用方法、設(shè)備以及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

低壓電力載波網(wǎng)絡(luò)中物理層通信能力是低壓電力載波通信的基礎(chǔ)，是保證鄰近節(jié)點互通與確保低壓電力載波通信網(wǎng)絡(luò)連通性的關(guān)鍵。低壓電力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。

在低壓電力載波網(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)，在窄帶低壓電力載波通信領(lǐng)域有G3和PRIME兩個國際標(biāo)準(zhǔn)，中國也制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。

OFDM的優(yōu)點在于使用一個OFDM符號中的一組正交子載波并行傳輸一個或多個字節(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，在實際的窄帶電力載波通信系統(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。

OFDM能提高頻譜利用率，抗符號間干擾和多徑干擾，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：

(1)由于窄帶低壓電力載波通信在9KHz-500KHz，目前該頻段全頻前端模擬電路設(shè)計困難，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以上則不存在這一問題。

(2)中國電力網(wǎng)絡(luò)周期干擾、隨機干擾嚴(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，因此信息包占用時間很長，G3CFH為9.035毫秒，PRIME?HEADER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)首先進行串并轉(zhuǎn)換，常常采用8個正交子載波并行傳輸一個字節(jié)的數(shù)據(jù)位，此8個子載波間數(shù)據(jù)耦合性強，在傳輸過程中一個子載波受到干擾，則該字節(jié)數(shù)據(jù)發(fā)送錯誤。與單載波相比，顯然8載波受到干擾破壞的概率增大了，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)用會大大降低信息傳輸?shù)膶嶋H速率。

發(fā)明人在實施本發(fā)明的過程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中缺少一種能夠克服電網(wǎng)中各種惡劣周期干擾、隨機干擾、同頻干擾、頻率衰落等因素對物理層通信的影響，同時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，本發(fā)明的主要目的是提供一種高速多載波復(fù)用方法及系統(tǒng)以解決現(xiàn)有技術(shù)中不能解決窄帶電力載波中周期性干擾和隨機干擾問題。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種高速多載波復(fù)用方法，具體包括：

采用全頻獨立多載波策略將需要傳送的信息分布多個在低、中、高不同頻段上并以獨立子載波形式進行傳輸；

采用高速單載波短數(shù)據(jù)包策略，縮短數(shù)據(jù)包寬度同時提高子載波的信息傳輸速度，在保證低壓電力載波通信總體的信息傳輸速率的前提下進行傳輸。

本發(fā)明還提供了一種高速多載波復(fù)用系統(tǒng)，包括：

全頻獨立多載波模塊，用于將需要傳送的信息分布多個在低、中、高不同頻段上并以獨立子載波形式進行傳輸；

高速單載波短數(shù)據(jù)包模塊，用于縮短數(shù)據(jù)包寬度同時提高子載波的信息傳輸速度，在保證低壓電力載波通信總體的信息傳輸速率的前提下進行傳輸。

本發(fā)明的高速多載波復(fù)用方法及系統(tǒng)針對窄帶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信號抗周期干擾能力差以及窄帶OFDM子載波間信息耦合性強，抗隨機干擾能力下降問題，采用高速單載波短數(shù)據(jù)包與全頻獨立多載波策略，從頻域與時域上增強抗干擾能力，克服了電網(wǎng)中各種惡劣周期干擾、隨機干擾、同頻干擾、衰落、阻抗變化等因素對物理層的影響，提高了物理層通信能力，解決了點對點通信問題，保證了低壓電力載波通信網(wǎng)絡(luò)連通性。

附圖說明

為了更清楚的說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實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)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。