CN104283585A - 一种低压电力线载波通信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于通信方法领域，特别涉及支持过零点低速可靠传输和非过零点高速传输的低压电力线载波通信方法。本发明综合利用卷积码、交织和恒包络FSK技术，并利用电力线工频过零点干扰较小的特性，设计了过零点可靠传输波形，可以大幅度提高传输可靠性，在干扰较小时，可以转为非过零点高速传输。
Description
技术领域
本发明属于通信方法领域，特别涉及支持过零点低速可靠传输和非过零点高速传输的低压电力线载波通信方法。
背景技术
基于低压电力线进行高频载波传输，可以在传输电力的同时实现数据通信，无需另外布设信号线，在诸如自动控制、电力自动抄表等窄带通信应用方面有广阔的市场。
由于低压电力线是为传输电能而铺设的，所以其传输特性往往很难满足数据通信的要求，具有时变衰减大、干扰噪音复杂等特点。我国电网对用电设备的电磁兼容指标限制不严格，线路噪声大，国外成熟的电力线载波通信芯片难以满足国内应用，主要原因是接收灵敏度指标不满足要求。国内通常采用的电力线载波通信技术，多采用未编码和交织的FSK调制方式，对信噪比要求较高，抗突发错误能力较弱。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种低压电力线载波通信方法，综合利用卷积码、交织和恒包络FSK技术，并利用电力线工频过零点干扰较小的特性，设计了过零点可靠传输波形，可以大幅度提高传输可靠性，在干扰较小时，可以转为非过零点高速传输。
为实现上述技术目的，本发明提供的方案是：一种低压电力线载波通信方法，包括如下步骤。
步骤一，发送端采用连续相位FSK调制方式，得到传号频率 、空号频率的信号，并将该信号经数模转换器后通过信道发送给接收端。
步骤二，接收端将由步骤一发送的信号依次经过带通滤波器和模数转换器后进行FSK解调，该信号经带通滤波器时分成两路信号，一路信号直接送到乘法器，另一路信号经时延τ后送到乘法器，将两路信号相乘后再由带通滤波器去除高频成分即可提取出基带信号。
而且，所述步骤一中的FSK调制方式，卷积编码采用(2, 1, 7)，同时采用矩阵交织8*4的编码交织技术；所述步骤二中的FSK解调采用维特比算法译码。
而且，所述步骤二中的带通滤波器是低通滤波器。
而且，所述低通滤波器采用22阶，Parks-McClellan算法设计。
而且，所述信号经步骤二中的FSK解调后进行同步，正常工作模式下采用32位m序列，序列值为 (10000101011101100011111001101000)，进行滑动相关，得到相关峰值实现同步；过零传输模式下，同步伪码采用11位巴克码（11100010010）。
本发明综合使用了卷积编码、交织和恒包络FSK调制、差分FSK解调、过零点传输等技术，可有效对抗电力线信道中的突发干扰，传输可靠性高，该波形设计方法实现简单，运算复杂度较低，可以在DSP、单片机上实现。
附图说明
图1是FSK系统基本原理图。
图2为差分解调示意图。
图3为误码率与信噪比关系曲线。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
本实施例提供一种低压电力线载波通信方法，包括如下步骤。
步骤一，发送端采用连续相位FSK调制方式，得到传号频率、空号频率的信号，并将该信号经数模转换器后通过信道发送给接收端。
FSK( Frequency-shift keying)，即频移键控，是电力线窄带调制中最常用的一种调制方式。由于FSK系统受幅度非线性的影响小，且容易采用软件实现，所以FSK在电力载波通信系统得到了广泛应用。
频移键控是将所要传输的信息载荷在载波的瞬时频率变化上，即频率的变化反映信息的变化。在二元频移键控系统中用两个不同的频率振荡来代表“１”码（传号）和“0”码（空号），载波的幅度是恒定的。因此，它也是一种恒包络调制，可以使用功率效率高的c类放大器，而不会使发送信号占用的频谱增大。同时，带外辐射低，接收机设计简单。
采样频率：，
中心频率：，
码元速率：，
信息速率：正常工作模式下：，
过零传输模式下：，
带 宽：。
步骤二，接收端将由步骤一发送的信号依次经过带通滤波器和模数转换器后进行FSK解调，该信号经带通滤波器时分成两路信号，一路信号直接送到乘法器，另一路信号经时延τ（在本发明中相当于6个采样点差距）后送到乘法器，将两路信号相乘后再由带通滤波器去除高频成分即可提取出基带信号。
设输入信号为，它与延时τ之后的波形乘积为：
，
经过低通滤波器后除去倍频分量，则其输出为：
，
当时，上式表示为：
，
若角频偏较小，则有：
。
进一步的，上述步骤一中的FSK调制方式，卷积编码采用(2, 1, 7)，抗突发干扰能力强，同时采用矩阵交织8*4的编码交织技术，提高抗干扰能力；所述步骤二中的FSK解调采用维特比算法译码。
进一步的，上述步骤二中的带通滤波器是低通滤波器。
进一步的，上述低通滤波器采用22阶，Parks-McClellan算法设计。其系数为(-0.01271361257524、0.01042664852610、0.05984069690007、0.05162567810480、-0.02326533433528、-0.03062161409966、0.05114295220282、0.03403126536001、-0.09764947743165、-0.03537258349375、0.31539280799872、0.53593808031094、0.31539280799872、-0.03537258349375、-0.09764947743165、0.03403126536001、 0.05114295220282、-0.03062161409966、-0.02326533433528、0.05162567810480、0.05984069690007、0.01042664852610、-0.01271361257524)。
进一步的，上述信号经步骤二中的FSK解调后进行同步，正常工作模式下采用32位m序列，序列值为 (10000101011101100011111001101000)，采用工频过零检测实现时元同步，每个时元发送6个字节，进行滑动相关，得到相关峰值实现同步；过零传输模式下，同步伪码采用11位巴克码（11100010010），无编码交织技术，每次发送3个字节。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进或变形，这些改进或变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种低压电力线载波通信方法，包括如下步骤：
步骤一，发送端采用连续相位FSK调制方式，得到传号频率 、空号频率的信号，并将该信号经数模转换器后通过信道发送给接收端；
步骤二，接收端将由步骤一发送的信号依次经过带通滤波器和模数转换器后进行FSK解调，该信号经带通滤波器时分成两路信号，一路信号直接送到乘法器，另一路信号经时延τ后送到乘法器，将两路信号相乘后再由带通滤波器去除高频成分即可提取出基带信号。
2.根据权利要求1所述的一种低压电力线载波通信方法，其特征在于：所述步骤一中的FSK调制方式，卷积编码采用(2, 1, 7)，同时采用矩阵交织8*4的编码交织技术；所述步骤二中的FSK解调采用维特比算法译码。
3.根据权利要求1所述的一种低压电力线载波通信方法，其特征在于：所述步骤二中的带通滤波器是低通滤波器。
4.根据权利要求3所述的一种低压电力线载波通信方法，其特征在于：所述低通滤波器采用22阶，Parks-McClellan算法设计。
5.根据权利要求1所述的一种低压电力线载波通信方法，其特征在于：所述信号经步骤二中的FSK解调后进行同步，正常工作模式下采用32位m序列，序列值为 (10000101011101100011111001101000)，进行滑动相关，得到相关峰值实现同步；过零传输模式下，同步伪码采用11位巴克码（11100010010）。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5852636A (en) * | 1997-08-08 | 1998-12-22 | Serge Mathieu | Method of and apparatus for modulation of FSK carrier in a very narrow band |
| CN102739339A (zh) * | 2011-04-01 | 2012-10-17 | 杭州讯能科技有限公司 | 一种电力线载波通信方法及系统 |
| CN102904615A (zh) * | 2012-11-06 | 2013-01-30 | 祝文闻 | 一种电力线载波通信方法 |
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2013
- 2013-07-10 CN CN201310288424.8A patent/CN104283585A/zh active Pending
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| 王靖等: "基于DSP 的二进制频移键控(2FSK)的实现方法", 《石油仪器》 * |
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