[發明專利]一種物聯網中通信模塊的物理層雙模設計方法

有效

• 申請號: 201710693051.0
• 申請日: 2017-08-14
• 公開（公告）號: CN107483436B
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發明（設計）人: 段紅光;羅雷;鄭建宏;趙棟生
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;H04L12/707;H04L12/741;H04L29/08
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 廖曦

本發明涉及一種物聯網中通信模塊的物理層雙模設計方法，屬于物聯網通信領域。該方法為：在物聯網通信中，兩種通信模式共享應用層和協議棧部分，物理層分別由兩種傳輸模式組成，這兩種物理層傳輸模式都可以發送協議棧的數據塊。與此同時，這兩個物理層模式收到的數據塊都上報給協議棧處理。在通信過程中協議棧不關心物理層采用何種物理層傳輸模式進行傳輸。本發明在復雜的物聯網通信傳輸場景中，采用兩種物理層通信模式，提高了物聯網中的通信能力，有利于提高物聯網的性能。

技術領域

本發明屬于物聯網通信領域，涉及一種物聯網中通信模塊的物理層雙模設計方法。

背景技術

電力線通信(PowerLine Communication,PLC)技術是指利用電力線傳輸數據和媒體信號的一種通信方式。該技術是把載有信息的高頻加載于電流之上然后用電線傳輸接受信息的適配器再把高頻從電流中分離出來并傳送到計算機或電話上以實現信息傳遞。

電力通信的基本原理是在發送時，利用調制技術將用戶數據進行調制，把載有信息的高頻加載于電流之上，然后在電力線上進行傳輸；在接收端，先經過濾波器將調制信號取出，再經過解調，就可得到原通信信號，并傳送到計算機或電話，以實現信息傳遞。PLC設備分局端和調制解調器，局端負責與內部PLC調制解調器的通信和與外部網絡的連接。在通信時，來自用戶的數據進入調制解調器調制后，通過用戶的配電線路傳輸到局端設備，局端將信號解調出來，再轉到外部的Internet。

在目前寬帶電力線系統中，通常采用的調試方式為OFDM，即正交頻分復用。OFDM是在嚴重電磁干擾的通信環境下保證數據穩定完整傳輸的技術措施，HomePLUG 1.0的規范覆蓋4-21MHz通信頻段，在這個頻段內劃分了84個OFDM通信信道。OFDM的原理是幾個通信信道按90度的相位作頻分，即當某一個信道波形過零點時相鄰信道的波形恰好是幅值最大值，保證了信道間的波形不會因外來的干擾而交疊、串擾。目前，我國發布的《低壓電力線寬帶載波通信技術規范》就是基于HomePLUG改進升級的版本，以便更好適合中國電力線通信的國情。

然而，最初設計電力線只是為了傳輸電能，若要將其用來傳輸高速數據，則會受到電力線信道中各種噪聲的影響，電力線中存在5種類型的噪聲，分別是：有色背景噪聲、窄帶噪聲、與工頻異步的周期性脈沖噪聲、與工頻同步的周期性脈沖噪聲、非周期性脈沖噪聲。其中，非周期性脈沖噪聲對系統性能的影響最大，主要是由電源開關的瞬時啟閉引起。脈沖噪聲具有突發性，持續時間很短，發生概率很低，但是幅度卻很大，嚴重時甚至會比背景噪聲高出50dB。脈沖噪聲一旦出現，將會嚴重降低系統性能。

除此之外，電力線上的阻抗動態變換，通信模塊的阻抗設計很難滿足實際現場電力線阻抗的動態變化，導致了實際通信信號在電力線系統中很強的發射以及繞射干擾，大大降低了通信距離，同時影響了通信質量。

加之在實際應用中，電力線部署非常復雜，雖然整網滿足PLC通信需求，但是在一些小場景仍不能滿足，必須采用輔助手段來協助完成，根據電力線中信號特性，電力能量傳輸是通過50Hz進行傳輸，我國定義電力線上通信頻段是2MHz～12MHz，并且可支持分段使用。但是50Hz和2M-12MHz信號對傳輸線路要求是不同的，例如如果將電力線部署在地下的時候，線路對2M-12MHz信號的衰減將遠遠大于對50Hz的衰減，雖然電力傳輸是沒有問題，但是造成了不能進行正常的電力通信。