CN106100697B - 低压电力线载波通信系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及低压电力线载波通信系统，包括发射单元、无线信道以及接收单元，其中所述发射单元通过所述无线信道将数据传输至所述接收单元，所述发射单元包括帧控制数据编码模块、载荷数据编码模块、调制模块以及发射模拟前端模块，所述接收单元包括接收模拟前端模块、解调模块、帧控制数据译码模块、载荷数据译码模块。本发明发明在低压电力线载波通信系统中引入了喷泉码技术，其译码算法时间复杂度小，缓存时间短，可降低低压配电网信道中的数据传输时延，提高了数据传输的有效性。

Description

低压电力线载波通信系统和方法

技术领域

本发明涉及用电信息采集领域，尤其是指一种基于喷泉码技术的低压电力线载波通信系统。

背景技术

目前用电信息采集系统中常用的本地通信方式主要有低压电力线载波通信、RS-485通信、微功率无线通信等多种通信技术。其中低压电力线载波通信技术是指利用220V工频配电网来传输高频弱电信号的通信技术。低压配电网是带宽及功率均受限系统，带宽方面，由于配电网线路长度与高频衰减等因素约束，其带宽一般选择为9kHz～500kHz低频频段或2MHz～30MHz高频频段；功率方面，由于电网线损与电表带载能力等条件限制，其功率一般规定为120dBuV或-45dBm/Hz。相对于RS-485通信技术，低压电力线载波通信技术具有无需考虑线路建设投资、部署灵活、施工方便、建设成本低等优点；相对于微功率无线通信技术，低压电力线载波通信技术具有信道独立、专网运行、安全性高等优点，因此配电网通信接入网中占有70%以上的份额。然而，低压电力线载波通信技术在实际应用中，也存在通信速率低、覆盖半径小、中继能力差、信号衰减快等问题，这一方面是由配电网的噪声较高、阻抗不稳定、衰减较大等特性导致的，另一方面也由现有低压电力线载波通信技术所采用的信道编码技术编码增益较低导致的。总的来说，在恶劣信道环境下若不采用接近香农限的信道编码技术来有效增加结构性冗余，则无法实现可靠的数据传输。

为了克服上述问题，业界目前比较常见的编码方案通常利用窄带电力线载波联盟G3、PRIME采用RS码及卷积码作为其信道纠错编码方案；宽带电力线载波联盟HomePlug、G.hn分别采用Turbo码、LDPC码作为其信道纠错编码方案。然而，上述编码技术译码要么编码增益过低无法实现可靠传输，要么译码复杂度过大导致成本过高，要么基于特定假设而无法适应信道实时性变化。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中信道编码技术编码增益较低的问题从而提供一种能实现可靠数据传输且编码增益高的低压电力线载波通信系统和方法。

为解决上述技术问题，本发明的一种低压电力线载波通信系统，包括发射单元、无线信道以及接收单元，其中所述发射单元通过所述无线信道将数据传输至所述接收单元，所述发射单元包括帧控制数据编码模块、载荷数据编码模块、调制模块以及发射模拟前端模块，其中所述帧控制数据编码模块以及所述载荷数据编码模块分别用于通过喷泉码对帧控制数据以及载荷数据完成编码并分别将编码后的帧控制数据以及载荷数据传输至所述调制模块，所述调制模块用于对编码后的帧控制数据以及载荷数据进行调制后传输至所述发射模拟前端模块，所述发射模拟前端模块用于发送帧控制数据以及载荷数据；所述接收单元包括接收模拟前端模块、解调模块、帧控制数据译码模块、载荷数据译码模块，其中所述接收模拟前端模块用于通过所述无线信道接收由所述发射模拟前端模块传输的帧控制数据以及载荷数据，所述解调模块用于对接收到的帧控制数据以及载荷数据进行解调，所述帧控制数据译码模块以及所述载荷数据译码模块分别用于通过所述喷泉码对解调后的帧控制数据以及解调后的载荷数据进行译码。

在本发明的一个实施例中，所述调制模块包括星座点映射模块、逆快速傅立叶变换模块以及循环前缀及加窗模块，其中所述星座点映射模块用于接收来自所述帧控制数据编码模块以及所述载荷数据编码模块传输的帧控制数据和载荷数据，并对帧控制数据和载荷数据打包进行星座点映射并传输至所述逆快速傅立叶变换模块，所述逆快速傅立叶变换模块用于对帧控制数据和载荷数据进行调制并传输至所述循环前缀及加窗模块，所述循环前缀及加窗模块用于对帧控制数据和载荷数据加入循环前缀并进行加窗处理，并将处理后的帧控制数据以及载荷数据输送至所述发射模拟前端模块。

在本发明的一个实施例中，所述帧控制数据编码模块包括接收帧控制数据的喷泉编码模块、交织编码模块以及拷贝编码模块，其中所述喷泉编码模块用于接收帧控制数据且对帧控制数据进行喷泉编码并传输至所述交织编码模块，所述交织编码模块用于对帧控制数据进行行列变换并传输至所述拷贝编码模块，所述拷贝编码模块将帧控制数据拷贝到频域子载波上，并将帧控制数据传输至所述调制模块。

在本发明的一个实施例中，所述载荷数据编码模块包括接收载荷数据的扰码编码模块、喷泉编码单元以及与交织编码及拷贝编码模块，其中所述扰码编码模块用于接收载荷数据且对载荷数据进行扰码编码并传输至所述喷泉编码单元，所述喷泉编码单元接收载荷数据后进行喷泉编码并传输至所述交织编码及拷贝编码模块，所述交织编码及拷贝编码模块对载荷数据进行行列变换且将载荷数据拷贝到频域子载波上，并将载荷数据传输至所述调制模块。

在本发明的一个实施例中，所述解调模块包括自动增益控制模块、接收同步模块以及快速傅立叶变换模块，其中所述自动增益控制模块接收来自所述发射模拟前端模块发送的帧控制数据以及载荷数据并传输至所述接收同步模块，所述接收同步模块对帧控制数据以及载荷数据进行载波同步并传输至所述快速傅立叶变换模块，所述快速傅立叶变换模块对所述帧控制数据以及载荷数据进行解调，并将解调后的帧控制数据及载荷数据分别传输至所述帧控制数据译码模块及所述载荷数据译码模块。

在本发明的一个实施例中，所述帧控制数据译码模块包括拷贝译码模块、交织译码模块以及喷泉译码模块，其中所述拷贝译码模块用于接收所述解调模块解调后的帧控制数据并传输至所述交织译码模块，所述交织译码模块对帧控制数据进行行列变换并传输至所述喷泉译码模块，所述喷泉译码模块对帧控制数据进行译码，并输出帧控制数据。

在本发明的一个实施例中，所述载荷数据译码模块包括交织译码及拷贝译码模块、喷泉译码单元以及扰码译码模块，其中交织译码及拷贝译码模块用于接收所述解调模块解调后的载荷数据并对载荷数据进行行列变换且将载荷数据拷贝到频域子载波上并传输至所述喷泉译码单元，所述喷泉编码单元接收载荷数据后进行喷泉编码并传输至所述扰码译码模块，所述扰码译码模块对载荷数据进行扰码编码，并输出载荷数据。

本发明还提供了一种低压电力线载波通信方法，步骤如下：步骤S1：对上层协议产生的帧控制数据以及载荷数据通过喷泉码分别进行编码，使所述帧控制数据和所述载荷数据均拷贝到频域子载波上；步骤S2：对所述频域子载波上的帧控制数据和载荷数据进行调制从而由频域信号转换为时域信号并通过无线信道进行传输；步骤S3：接收调制后的帧控制数据和载荷数据并进行解调；步骤S4：分别对解调后的帧控制数据和解调后的载荷数据通过喷泉码进行译码，完成所述帧控制数据以及载荷数据的输出。

在本发明的一个实施例中，所述步骤S1中，对上层协议产生的帧控制数据以及载荷数据分别进行喷泉编码添加结构化冗余，然后进行行列变换，最后将帧控制数据以及载荷数据均拷贝到频域子载波上。

在本发明的一个实施例中，所述步骤S4中，对解调后的帧控制数据进行拷贝译码、交织译码及喷泉译码恢复出原始应用层帧控制数据；对解调后的载荷数据进行交织译码、拷贝译码、喷泉译码、扰码译码恢复出原始应用层载荷数据。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明所述低压电力线载波通信系统及方法，利用喷泉码技术对来自发射端的帧控制数据以及载荷数据分别进行编码，然后经过调制后由无线信道传输至接收端，接收端再对帧控制数据以及载荷数据进行解调，将解调完成的帧控制数据以及载荷数据分别通过所述喷泉码完成译码，最终恢复出原始应用层上的帧控制数据和载荷数据。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明所述低压电力线载波通信系统的流程图。

具体实施方式

实施例一：

请参考图1所示，本实施例提供一种低压电力线载波通信系统，包括发射单元、无线信道以及接收单元，其中所述发射单元通过所述无线信道将数据传输至所述接收单元，所述发射单元包括帧控制数据编码模块10、载荷数据编码模块20、调制模块30以及发射模拟前端模块40，其中所述帧控制数据编码模块10以及所述载荷数据编码模块20分别用于通过喷泉码对帧控制数据以及载荷数据完成编码并分别将编码后的帧控制数据以及载荷数据传输至所述调制模块30，所述调制模块30用于对编码后的帧控制数据以及载荷数据进行调制后传输至所述发射模拟前端模块40，所述发射模拟前端模块40用于发送帧控制数据以及载荷数据；所述接收单元包括接收模拟前端模块50、解调模块60、帧控制数据译码模块70、载荷数据译码模块80，其中所述接收模拟前端模块50用于通过所述无线信道接收由所述发射模拟前端模块40传输的帧控制数据以及载荷数据，所述解调模块60用于对接收到的帧控制数据以及载荷数据进行解调，所述帧控制数据译码模块70以及所述载荷数据译码模块80分别用于通过所述喷泉码分别对解调后的帧控制数据以及解调后的载荷数据进行译码。

上述是本发明所述的核心技术领域，本发明所述低压电力线载波通信系统，包括发射单元、无线信道以及接收单元，其中所述发射单元通过所述无线信道将数据传输至接收单元，所述发射单元包括帧控制数据编码模块10、载荷数据编码模块20、调制模块30以及发射模拟前端模块40，其中所述帧控制数据编码模块10用于接收原始应用层上的帧控制数据，所述载荷数据编码模块20用于接收原始应用层上的载荷数据，所述帧控制数据编码模块10以及所述载荷数据编码模块20分别用于通过喷泉码对帧控制数据以及载荷数据完成编码，从而将帧控制数据和所述载荷数据均拷贝到频域子载波上完成编码，其中所述喷泉码从LDPC码和Tornado 码演化而来, 是一种以删除信道为背景的稀疏图编码。发送端按选取的算法将全局信息随机分散在各个编码信息单元内，并生成k个原始分组；然后，发射端像喷泉一样向接收端持续喷射数据包，即生成任意数量的编码分组；最后，接收端像杯子一样接收到足够数量的m个编码分组，即可通过译码以高概率成功恢复全部原始分组。一般情况下，m略大于k，从而引入一定的译码开销e=m/k-1。喷泉编码不需反馈信道, 只需前向链路, 能够简化或省略通信协议中的握手过程, 缩短文件传输的时延。所述帧控制数据编码模块10和所述载荷数据编码模块20分别对帧控制数据以及载荷数据完成编码后传输至所述调制模块30，所述调制模块30用于对编码后的帧控制数据以及载荷数据进行调制后传输至所述发射模拟前端模块40，所述调制模块30用于将频域子载波上的帧控制数据和载荷数据由频域信号转换为时域信号，从而有利于通过所述无线信道传输帧控制数据和载荷数据，不但编码增益高，在相同功率条件下可提供更低的误码率，从而提高了数据在低压配电网信道传输的成功率，而且增强了数据传输的可靠性，所述发射模拟前端模块40用于发送帧控制数据以及载荷数据；所述接收单元包括接收模拟前端模块50、解调模块60、帧控制数据译码模块70、载荷数据译码模块80，其中所述接收模拟前端模块50用于通过所述无线信道接收由所述发射模拟前端模块40传输的帧控制数据以及载荷数据，所述解调模块60用于对接收到的帧控制数据以及载荷数据进行解调，所述帧控制数据译码模块70以及所述载荷数据译码模块80分别用于通过所述喷泉码分别对解调后的帧控制数据以及解调后的载荷数据进行译码，最终恢复出原始应用层上的帧控制数据和载荷数据，本发明的译码算法不但时间复杂度小，缓存时间短，可降低低压配电网信道中的数据传输时延，提高了数据传输的有效性；而且译码算法空间复杂度低，可节省发射机、接收机信息存储单元容量，利于工程设计及实施，可降低数据传输的经济成本。

所述调制模块30包括星座点映射模块、逆快速傅立叶变换模块以及循环前缀及加窗模块，其中所述星座点映射模块用于对帧控制数据和载荷数据打包进行星座点映射并传输至所述逆快速傅立叶变换模块，所述逆快速傅立叶变换模块用于接收来自所述帧控制数据编码模块10以及所述载荷数据编码模块20传输的帧控制数据和载荷数据，并对帧控制数据和载荷数据进行调制并传输至所述循环前缀及加窗模块，通过所述逆快速傅立叶变换模块将频域信号转换为时域信号，循环前缀抵抗低压配电网的多径效应引起的频域选择性衰落，所述循环前缀及加窗模块用于对帧控制数据和载荷数据加入循环前缀并进行加窗处理，通过进行加窗处理减少能量泄露；所述循环前缀及加窗模块与前导模块将帧控制数据以及载荷数据传输至所述发射模拟前端模块，由于已调信号是有用信号，前导是为了正常解调已调信号而加入的前导信号，有利于输送至所述发射模拟前端模块40中发射已调信号，并进行无线信道传输。

所述帧控制数据编码模块10包括接收帧控制数据的喷泉编码模块11、交织编码模块12以及拷贝编码模块13。所述喷泉编码模块11用于接收来自上层协议产生的帧控制数据，对帧控制数据进行喷泉编码并传输至所述交织编码模块12，所述帧控制数据进行喷泉编码添加结构化冗余以抵抗信道深衰落影响，所述交织编码模块12用于对帧控制数据进行行列变换并传输至所述拷贝编码模块13，通过所述交织编码模块12进行行列变换以抵抗连续突发噪声，所述拷贝编码模块13将帧控制数据拷贝到频域子载波上，通过所述拷贝编码模块13为星座点映射做准备，即将帧控制数据拷贝到频域子载波上，并将帧控制数据传输至所述调制模块30。

所述载荷数据编码模块20包括接收载荷数据的扰码编码模块21、喷泉编码单元22以及交织编码及拷贝编码模块23。所述扰码编码模块21用于接收来自上层协议产生的载荷数据，对载荷数据进行扰码编码并传输至所述喷泉编码单元，载荷数据进行扰码编码降低连0连1概率，所述喷泉编码单元22接收载荷数据后进行喷泉编码并传输至所述交织编码及拷贝编码模块23，通过所述喷泉编码单元22添加结构化冗余以抵抗信道深衰落影响，所述交织编码及拷贝编码模块23对载荷数据进行行列变换且将载荷数据拷贝到频域子载波上，通过所述交织编码进行行列变换以抵抗连续突发噪声，通过拷贝编码为星座点映射做准备，从而将载荷数据拷贝到频域子载波上，并将载荷数据传输至所述调制模块30。

所述喷泉编码模块11和所述喷泉编码单元22的实施方式为：发射节点的应用层数据进行数字喷泉码编码处理。数字喷泉码最初是为删除信道设计的，其最大的特点就是码率无关性，即编码器可以生成的编码符号的个数是无限且灵活的，译码器只需接收到任意足够数目的编码符号就能还原数据。因此不管删除信道的删除概率多大，编码器能源源不断地产生编码符号直到译码器还原出源文件。这一过程选取Luby Transform(LT) 编码方式。假设原始数据包有k 个，第一步随机选择一个整数d(d ＜k)，作为即将产生的编码数据包的度；第二步在k 个数据包中随机选择d 个不同的原始数据包；第三步将选好的d 个原始数据包做模2 加( 即异或)，所得的结果为一个编码数据包。循环执行三步操作，就可以源源不断的获得应用层编码数据包。应用层编码数据包完成协议栈各层头部封装后，再经过所述调制模块30，发送到无线信道上进行传输。

所述解调模块60包括自动增益控制模块、接收同步模块以及快速傅立叶变换模块，其中所述自动增益控制模块接收来自所述发射模拟前端模块发送的帧控制数据以及载荷数据并传输至所述接收同步模块，所述自动增益控制模块用于进行自动功率控制，所述接收同步模块对帧控制数据以及载荷数据进行载波同步并传输至所述快速傅立叶变换模块，所述接收同步模块用于进行位同步以获取准确的定时时刻，有利于进行帧同步以区分多帧报文数据，通过载波同步以正确解调出时域信号，所述快速傅立叶变换模块对所述帧控制数据以及载荷数据进行解调，从而正确解调出基带信号，并将解调后的帧控制数据及载荷数据分别传输至所述帧控制数据译码模块70及所述载荷数据译码模块80。

所述帧控制数据译码模块70包括拷贝译码模块71、交织译码模块72以及与喷泉译码模块73。其中所述拷贝译码模块用于接收所述解调模块解调后的帧控制数据并传输至所述交织译码模块，所述交织译码模块对帧控制数据进行行列变换并传输至所述喷泉译码模块，所述喷泉译码模块对帧控制数据进行译码，帧控制数据经过拷贝译码、交织译码及喷泉译码就可以恢复出原始应用层帧控制数据，并输出帧控制数据。

所述载荷数据译码模块80包括交织译码及拷贝译码模块81、喷泉译码单元82以及扰码译码模块83。其中交织译码及拷贝译码模块81用于接收所述解调模块解调后的载荷数据并对载荷数据进行行列变换且将载荷数据拷贝到频域子载波上并传输至所述喷泉译码单元82，所述喷泉编码单元82接收载荷数据后进行喷泉编码并传输至所述扰码译码模块83，所述扰码译码模块83对载荷数据进行扰码编码，载荷数据经过交织译码及拷贝译码、喷泉译码、扰码译码恢复出原始应用层载荷数据，并输出载荷数据。

所述喷泉译码模块73和所述喷泉译码单元82的实施方式为：接收节点在接收到的信息中减去自己的信息，即可得到对方的信息，在应用层通过数字喷泉码译码算法进行译码操作。发送节点获得解调数据后，经过协议栈各级处理，交付应用层数据缓存。应用层收集到足够的数据包后启动数字喷泉码译码算法。在数据缓存区搜索度为1 的数据包，直接放入译码输出信息队列，并将缓存区中该数据包的度置为0，以示译码完成。在缓冲区中选择度为0 的数据包，与该数据包曾经参与过编码算法所得的编码数据包进行异或降度操作，若编码数据包的度降为1，则放入译码输出信息队列，并将缓冲区中该数据包的度置为0，用于帮助其他编码数据包降度；若编码数据包的度仍不为1，则在缓冲区中继续等待降度，直至所有的原始数据包都被译出，译码输出对列写满，译码过程完成。

实施例二：

本实施例提供一种低压电力线载波通信方法，步骤如下：步骤S1：对上层协议产生的帧控制数据以及载荷数据通过喷泉码分别进行编码，使所述帧控制数据和所述载荷数据均拷贝到频域子载波上；步骤S2：对所述频域子载波上的帧控制数据和载荷数据进行调制从而由频域信号转换为时域信号并通过无线信道进行传输；步骤S3: 接收调制后的帧控制数据和载荷数据并进行解调；步骤S4：分别对解调后的帧控制数据和解调后的载荷数据通过喷泉码进行译码，完成所述帧控制数据以及载荷数据的输出。

本实施例所述低压电力线载波通信方法，所述步骤S1中，对上层协议产生的帧控制数据以及载荷数据通过喷泉码分别进行编码，使所述帧控制数据和所述载荷数据均拷贝到频域子载波上，有利于编码增益高，在相同功率条件下可提供更低的误码率，提高了数据在低压配电网信道传输的成功率，增强了数据传输的可靠性；所述步骤S2中，对所述频域子载波上的帧控制数据和载荷数据进行调制从而由频域信号均转换为时域信号并通过无线信道进行传输；所述步骤S3中，接收调制后的帧控制数据和载荷数据并进行解调；所述步骤S4中，分别对解调后的帧控制数据和解调后的载荷数据通过喷泉码进行译码，完成所述帧控制数据以及载荷数据的输出，由于译码算法不但时间复杂度小，缓存时间短，可降低低压配电网信道中的数据传输时延，提高了数据传输的有效性；而且译码算法空间复杂度低，可节省发射机、接收机信息存储单元容量，利于工程设计及实施，可降低数据传输的经济成本。

所述步骤S1中，对上层协议产生的帧控制数据以及载荷数据分别进行喷泉编码添加结构化冗余以抵抗信道深衰落影响，然后进行行列变换以抵抗连续突发噪声，最后将帧控制数据以及载荷数据均拷贝到频域子载波上，为调制作准备。

所述步骤S4中，对解调后的帧控制数据进行拷贝译码、交织译码及喷泉译码恢复出原始应用层帧控制数据；对解调后的载荷数据进行交织译码、拷贝译码、喷泉译码、扰码译码恢复出原始应用层载荷数据，将原始应用层帧控制数据及载荷数据交由上层协议处理。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种低压电力线载波通信系统，包括发射单元、无线信道以及接收单元，其中所述发射单元通过所述无线信道将数据传输至所述接收单元，其特征在于：所述发射单元包括帧控制数据编码模块、载荷数据编码模块、调制模块以及发射模拟前端模块，其中所述帧控制数据编码模块以及所述载荷数据编码模块分别用于通过喷泉码对帧控制数据以及载荷数据完成编码并分别将编码后的帧控制数据以及载荷数据传输至所述调制模块，所述调制模块用于对编码后的帧控制数据以及载荷数据进行调制后传输至所述发射模拟前端模块，所述发射模拟前端模块用于发送帧控制数据以及载荷数据；所述接收单元包括接收模拟前端模块、解调模块、帧控制数据译码模块、载荷数据译码模块，其中所述接收模拟前端模块用于通过所述无线信道接收由所述发射模拟前端模块传输的帧控制数据以及载荷数据，所述解调模块用于对接收到的帧控制数据以及载荷数据进行解调，所述帧控制数据译码模块以及所述载荷数据译码模块分别用于通过所述喷泉码对解调后的帧控制数据以及解调后的载荷数据进行译码；其中，所述通过喷泉码对帧控制数据以及载荷数据完成编码包括：按选取的算法将全局信息随机分散在各个编码信息单元内，并生成k个原始分组；所述接收模拟前端模块通过所述无线信道接收到足够数量的m个编码分组，m略大于k。

2.根据权利要求1所述的低压电力线载波通信系统，其特征在于：所述调制模块包括星座点映射模块、逆快速傅立叶变换模块以及循环前缀及加窗模块，其中所述星座点映射模块用于接收来自所述帧控制数据编码模块以及所述载荷数据编码模块传输的帧控制数据和载荷数据，并对帧控制数据和载荷数据打包进行星座点映射并传输至所述逆快速傅立叶变换模块，所述逆快速傅立叶变换模块用于对帧控制数据和载荷数据进行调制并传输至所述循环前缀及加窗模块，所述循环前缀及加窗模块用于对帧控制数据和载荷数据加入循环前缀并进行加窗处理，并将处理后的帧控制数据以及载荷数据输送至所述发射模拟前端模块。

3.根据权利要求1或2所述的低压电力线载波通信系统，其特征在于：所述帧控制数据编码模块包括接收帧控制数据的喷泉编码模块、交织编码模块以及拷贝编码模块，其中所述喷泉编码模块用于接收帧控制数据且对帧控制数据进行喷泉编码并传输至所述交织编码模块，所述交织编码模块用于对帧控制数据进行行列变换并传输至所述拷贝编码模块，所述拷贝编码模块将帧控制数据拷贝到频域子载波上，并将帧控制数据传输至所述调制模块。

4.根据权利要求1或2所述的低压电力线载波通信系统，其特征在于：所述载荷数据编码模块包括接收载荷数据的扰码编码模块、喷泉编码单元以及与交织编码及拷贝编码模块，其中所述扰码编码模块用于接收载荷数据且对载荷数据进行扰码编码并传输至所述喷泉编码单元，所述喷泉编码单元接收载荷数据后进行喷泉编码并传输至所述交织编码及拷贝编码模块，所述交织编码及拷贝编码模块对载荷数据进行行列变换且将载荷数据拷贝到频域子载波上，并将载荷数据传输至所述调制模块。

5.根据权利要求1所述的低压电力线载波通信系统，其特征在于：所述解调模块包括自动增益控制模块、接收同步模块以及快速傅立叶变换模块，其中所述自动增益控制模块接收来自所述发射模拟前端模块发送的帧控制数据以及载荷数据并传输至所述接收同步模块，所述接收同步模块对帧控制数据以及载荷数据进行载波同步并传输至所述快速傅立叶变换模块，所述快速傅立叶变换模块对所述帧控制数据以及载荷数据进行解调，并将解调后的帧控制数据及载荷数据分别传输至所述帧控制数据译码模块及所述载荷数据译码模块。

6.根据权利要求1或5所述的低压电力线载波通信系统，其特征在于：所述帧控制数据译码模块包括拷贝译码模块、交织译码模块以及喷泉译码模块，其中所述拷贝译码模块用于接收所述解调模块解调后的帧控制数据并传输至所述交织译码模块，所述交织译码模块对帧控制数据进行行列变换并传输至所述喷泉译码模块，所述喷泉译码模块对帧控制数据进行译码，并输出帧控制数据。

7.根据权利要求1或5所述的低压电力线载波通信系统，其特征在于：所述载荷数据译码模块包括交织译码及拷贝译码模块、喷泉译码单元以及扰码译码模块，其中交织译码及拷贝译码模块用于接收所述解调模块解调后的载荷数据并对载荷数据进行行列变换且将载荷数据拷贝到频域子载波上并传输至所述喷泉译码单元，所述喷泉译码单元接收载荷数据后进行喷泉译码并传输至所述扰码译码模块，所述扰码译码模块对载荷数据进行扰码译码，并输出载荷数据。

8.一种低压电力线载波通信方法，其特征在于，步骤如下：步骤S1：对上层协议产生的帧控制数据以及载荷数据通过喷泉码分别进行编码，使所述帧控制数据和所述载荷数据均拷贝到频域子载波上；步骤S2：对所述频域子载波上的帧控制数据和载荷数据进行调制从而由频域信号转换为时域信号并通过无线信道进行传输；步骤S3：接收调制后的帧控制数据和载荷数据并进行解调；步骤S4：分别对解调后的帧控制数据和解调后的载荷数据通过喷泉码进行译码，完成所述帧控制数据以及载荷数据的输出；其中，所述步骤S1中对上层协议产生的帧控制数据以及载荷数据通过喷泉码分别进行编码包括：按选取的算法将全局信息随机分散在各个编码信息单元内，并生成k个原始分组；所述步骤S3中，接收到足够数量的m个编码分组，m略大于k。

9.根据权利要求8所述的低压电力线载波通信方法，其特征在于：所述步骤S1中，对上层协议产生的帧控制数据以及载荷数据分别进行喷泉编码添加结构化冗余，然后进行行列变换，最后将帧控制数据以及载荷数据均拷贝到频域子载波上。

10.根据权利要求8所述的低压电力线载波通信方法，其特征在于：所述步骤S4中，对解调后的帧控制数据进行拷贝译码、交织译码及喷泉译码恢复出原始应用层帧控制数据；对解调后的载荷数据进行交织译码、拷贝译码、喷泉译码、扰码译码恢复出原始应用层载荷数据。

Images