CN102916728B - 一种电力线载波通信调制解调方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电力线载波通信调制解调方法，该方法基于工频过零点检测机制，以一串基频脉冲作为载波信号，以所述的载波信号相对于过零点的位置表达了数据信息。本发明的解调方式是基于脉冲最大能量检测的脉冲位置解调方式，整体效果优于BPSK和BFSK。本发明传输能效比在同样码速率的情况下，是BPSK或BFSK的n倍，即传输n位数据只需要1/n的能量消耗。在电力线载波大规模推广应用时，更高的能效比意味着更节能和环保。
Description
技术领域
本发明涉及电力线载波通信领域，特别涉及一种在工频过零点进行数据发送时所采用的调制解调方法。
背景技术
电力线载波通信是以高频载波信号通过高压或低压电力线传输信息的通信方式。利用工频过零点进行电力线载波传输是一种常用方法，主要优点是过零点开关噪声少。但是，目前电力线载波通讯普遍使用的是传统的BFSK或者BPSK/QPSK调制方式。这些调制方式要求连续发送载波，当电力线负载较重时，会造成功耗加大，如果电源储备功率不足，甚至会拉低供电电源电压。另外，BPSK或者BFSK在0和1切换的瞬间会产生较大的畸变，影响性能。
发明内容
本发明针对目前，电力线载波通讯普遍使用的是传统的BFSK或者BPSK/QPSK调制方式。这些调制方式要求连续发送载波，当电力线负载较重时，会造成功耗加大，如果电源储备功率不足，甚至会拉低供电电源电压。另外，BPSK或者BFSK在0和1切换的瞬间会产生较大的畸变，影响性能。本发明提供一种脉冲位置调制方式的电力线载波通信的调制解调方法，该方法发送时间极短，能效比更优，也更适应节能减排的要求。同时解调采用了滑动 Goertzel算法计算指定频率能量的峰值，可以获得比BPSK更好的性能。
本发明为了完成其技术目的所采用的技术方案是：一种电力线载波通信调制方法，该方法基于工频过零点检测机制，以一串基频脉冲作为载波信号，以所述的载波信号相对于过零点的位置表达了数据信息。
进一步的，上述的电力线载波通信调制方法中：包括以下步骤：
在以工频过零点为中心设置时间槽的步骤；
将时间槽分成个时间片的步骤；
从需要传送的数据源中提取N位数据，获得其数值为n；
在序号为n的时间片中发送载波信号。
进一步的，上述的电力线载波通信调制方法中：所述的时间槽为1.2-3.3ms。
本发明还提供了一种电力线载波通信解调方法，该方法基于工频过零点检测机制，从以工频过零点为中心的时间槽中获取脉冲载波信号，以所述的脉冲载波信号在时间槽中的位置序号为转送的数据信息。
进一步的，上述的电力线载波通信解调方法中，包括以下步骤：
检测工频过零点的步骤；
在以工频过零点为中心的时间槽中采用DFT算法获取转送的载波信号的位置信息；
利用载波信号在以工频过零点为中心的时间槽中的位置信息得到传送的数据信息。
进一步的，上述的电力线载波通信解调方法中，DFT算法采用滑动Goertel算法，对单个频率的能量信息进行提取，搜索到能量达到峰值的时间片，从而获得载波信号在以工频过零点为中心的时间槽中的位置信息。
本发明的解调方式是基于脉冲最大能量检测的脉冲位置解调方式，整体效果优于BPSK和BFSK。在同样码速率的情况下，本发明的传输能效比为BPSK或BFSK的n倍，即传输n位数据只需要1/n的能量消耗。在电力线载波大规模推广应用时，更高的能效比意味着更节能和环保。
下面通过结合附图具体实施例对本发明进行进一步的说明。
附图说明
附图1、本发明实施例载波信号图。
附图2、本发明实施例脉冲位置调制示意图。
具体实施方式
本实施例是基于可靠的工频过零点检测机制，以一串基频脉冲作为载波信号，此信号相对于过零点的位置表达了数据信息。接收方在过零点区间内检测基频的信号强度，根据信号强度最大值出现的位置来还原数据信号。
本实施例的要点说明：
1，以工频过零点作为调制解调的时间基准，数据传输速率越高，要求过零点检测的精确度越高。在速率不高时，可使用光耦耦合的方式检测工频过零点，电路简单。
2，对以过零点为中心的一段时间（一个时间槽）进行等分，每一等分为一个时间片，N为传输的数据量。基频载波脉冲信号在指定的时间片进行发送，可代表N位数据。
3，解调系统采用离散DFT算法，如滑动Goterzel算法，对时间片进行基频频率的能量提取，能量达到峰值时即为所传输脉冲的位置。
本实施例是取工频过零点前后各1.6ms，共3.2ms作为时间槽。选N=3，将时间槽 等分，每等分为0.4ms。这样每个过零点可以传输3位二进制数据，从000到111分别表示第n个时间片。选定载波基频100KHZ，数据为n时，发送方在第n个时间片（0.4ms）内发送一串基频脉冲，共40个周期。
接收方采用滑动Goertzel算法，计算连续0.4ms（40个周期）的基频（100KHZ）信号强度。记录整个时间槽内出现最大信号强度的时间点（相对于过零点）。若该时间点在第n个时间片内，则数据位为n。
解调采用DFT算法，如滑动Goertel算法：算法应该能够对单个频率的能量信息进行提取，搜索到能量达到峰值的时间片，从而解调出数据信息。
本实施例中，具体过程如下：
调制过程中：
检测工频过零点；
在以工频过零点为中心设置3.2ms作为时间槽；
将时间槽分成，N取3，即8个时间片；
从需要传送的数据源中提取3位数据，获得其数值为n；
在序号为n的时间片中发送载波信号。
解调过程中：
检测工频过零点；
在以工频过零点为中心的时间槽中采用DFT算法获取转送的载波信号的位置信息；
利用载波信号在以工频过零点为中心的时间槽中的位置信息得到传送的数据信息。
Claims (4)
1.一种电力线载波通信调制方法，其特征在于：该方法基于工频过零点检测机制，以一串基频脉冲作为载波信号，以所述的载波信号相对于过零点的位置表达数据信息；包括以下步骤：
检测工频过零点的步骤；
以工频过零点为中心设置时间槽的步骤；
将时间槽分成2N个时间片的步骤；
从需要传送的数据源中提取N位数据，获得其数值为n；
在序号为n的时间片中发送载波信号。
2.根据权利要求1所述的电力线载波通信调制方法，其特征在于：所述的时间槽为1.2-3.3ms。
3.一种电力线载波通信解调方法，其特征在于：该方法基于工频过零点检测机制，从以工频过零点为中心的时间槽中获取脉冲载波信号，以所述的脉冲载波信号在时间槽中的位置序号为转送的数据信息；包括以下步骤：
在以工频过零点为中心的时间槽中采用DFT算法获取转送的载波信号的位置信息；
利用载波信号在以工频过零点为中心的时间槽中的位置信息得到传送的数据信息。
4.根据权利要求3所述的电力线载波通信解调方法，其特征在于，所述的DFT算法是采用滑动Goertel算法，对单个频率的能量信息进行提取，搜索到能量达到峰值的时间片，从而获得载波信号在在以工频过零点为中心的时间槽中的位置信息。
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