CN107181505A - 一种电力载波通信的数据传输方法和装置 - Google Patents

一种电力载波通信的数据传输方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种电力载波通信的数据传输方法和装置，属于电力线载波通信领域。所述数据发送方法包括以下步骤：将待发送的数据进行编码；在一个数据发送周期内，对于编码后的同一字节数据，通过至少5个数据传输时隙分别冗余发送，提升数据的鲁棒性，提高通信能力。在本发明中，对数据进行编码，在一个数据发送周期内冗余发送同一字节至少5次，数据接收后，再对数据流进行相应解码、校验。这样，数据在传输时，周期性脉冲噪声总是无法覆盖至少一个有效信号，从而有效地解决了电力载波通信容易受到干扰，通信性能较差的问题。

Description

一种电力载波通信的数据传输方法和装置
技术领域
本发明涉及电力线载波通信领域，具体而言，涉及一种电力载波通信的数据传输方法和装置。
背景技术
电力线网络是当今世界上信道资源最丰富的网络，也是通信潜力最大的网络。但是，由于电力线本身不是为通信设计的，因此其特性在很多方面难以直接满足载波通信的要求。
低压电力线信道的通信环境恶劣，存在变化的阻抗，不可预测的噪声干扰，信号干扰等问题，通信性能较差。而目前现有的技术基本是将待发送的数据进行编码；在一个数据发送周期内，对于编码后的同一字节数据，通过3个数据传输时隙分别冗余发送。总体来讲，通信性能力上还不是很理想。数据在传输时，如果仅发送3次,周期性脉冲噪声将非常容易被覆盖，无法真正解决电力载波通信干扰问题。在国内电网中，电力线上传输的电力信号为220V，50Hz的交流信号，因此电力信号周期为20ms。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种电力载波通信的数据传输方法，旨在解决现有的电力载波通信容易受到干扰，通信性能较差问题，提升数据的鲁棒性，提高通信能力。
本发明是这样实现的，一种电力载波通信的数据发送方法，所述数据发送方法包括以下步骤：
S1，将待发送的数据进行编码；
S2，在一个数据发送周期内，对于编码后的同一字节数据，通过至少5个数据传输时隙分别冗余发送；
S3，在一个数据发送周期内，接收通过至少5个数据传输时隙分别冗余发送的同一字节；
S4，对接收到的字节进行解码；
S5，对解码后的字节进行校验，并根据校验结果选择至少5个字节中的一个作为正确接收到的解码数据。
S1中，设数据发送端在10ms的发送周期内发送的字节数据编码后的16bits数据流为H，将五次发送的数据流标记为H1,H2,H3,H4,H5，表征为H1(1:16)，H2(1:16), H3(1:16), H4(1:16) , H5(1:16)。
S4中，在数据接收端，对H1(1:16)，H2(1:16), H3(1:16) , H4(1:16) , H5(1:16)五个数据流进行解码得到五个字节数据，分别为P1,P2,P3,P4,P5；
并且将接收到的H1(1:16)，H2(1:16), H3(1:16) , H4(1:16) , H5(1:16)数据流进行重排，然后解码，将其重新组合成5个新的数据流分别为：
H6(1:16) = [H1(1:8)，H3(9:16)]
H7(1:16) = [H2(1:8)，H4(9:16)]
H8(1:16) = [H3(1:8)，H2(9:16)]
H9(1:16) = [H4(1:8)，H2(9:16)]
H10(1:16) = [H5(1:8)，H2(9:16)]
对H6,H7,H8,H9,H10进行解码同样得到5个字节数据，分别为P6,P7,P8,P9,P10。
包括字节对比和解码误差步长对比；字节对比对解码后的所有字节进行逐个对比，判断是否存在数值相同的两个以上字节，如果存在，则将数值相同的字节作为正确接收到的解码数据，如果不存在，则调用解码误差步长对比模块；
解码误差步长对比将解码后的所有字节对应的解码误差步长进行对比，选取最小的解码误差步长对应的字节作为正确接收到的解码数据。
一种电力载波通信的数据传输的装置，
包括数据冗余发送模块、数据冗余接收模块、字节对比模块和解码误差步长对比模块；
数据冗余发送模块,将待发送的数据进行编码，在一个数据发送周期内，对于编码后的同一字节数据，通过至少5个数据传输时隙分别冗余发送；
冗余数据接收模块，用于在一个数据发送周期内，接收通过至少5个数据传输时隙分别冗余发送的同一字节；
字节对比模块，用于对解码后的所有字节进行逐个对比；
解码误差步长对比模块，用于将解码后的所有字节对应的解码误差步长进行对比，选取最小的解码误差步长对应的字节作为正确接收到的解码数据。
在本发明中，对数据进行编码，在一个数据发送周期内冗余发送同一字节至少5次，数据接收后，再对数据流进行相应解码、校验。这样，数据在传输时，周期性脉冲噪声总是无法覆盖至少一个有效信号，从而有效地解决了电力载波通信容易受到干扰，通信性能较差的问题。
在一个数据发送周期内冗余发送同一字节至少5次，提升数据的鲁棒性，提高了通信能力。若在数据发送周期取电力信号周期时长的一半，将10ms时间再进行5等分作为一个字节数据的数据传输时隙，冗余发送次数5次则为最佳状态,若发送次数高于5次则显得多余。
附图说明
图1是本发明实施例提供的电力载波通信的数据发送方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的电力载波通信的数据接收方法的流程图；
图3是本发明实施例提供的电力载波通信的数据接收装置的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
一种电力载波通信的数据发送方法，所述数据发送方法包括以下步骤：
S1，将待发送的数据进行编码；
S2，在一个数据发送周期内，对于编码后的同一字节数据，通过至少5个数据传输时隙分别冗余发送；
S3，在一个数据发送周期内，接收通过至少5个数据传输时隙分别冗余发送的同一字节；
S4，对接收到的字节进行解码；
S5，对解码后的字节进行校验，并根据校验结果选择至少5个字节中的一个作为正确接收到的解码数据。
S1中，设数据发送端在10ms的发送周期内发送的字节数据编码后的16bits数据流为H，将五次发送的数据流标记为H1,H2,H3,H4,H5，表征为H1(1:16)，H2(1:16), H3(1:16), H4(1:16) , H5(1:16)。
S4中，在数据接收端，对H1(1:16)，H2(1:16), H3(1:16) , H4(1:16) , H5(1:16)五个数据流进行解码得到五个字节数据，分别为P1,P2,P3,P4,P5；
并且将接收到的H1(1:16)，H2(1:16), H3(1:16) , H4(1:16) , H5(1:16)数据流进行重排，然后解码，将其重新组合成5个新的数据流分别为：
H6(1:16) = [H1(1:8)，H3(9:16)]
H7(1:16) = [H2(1:8)，H4(9:16)]
H8(1:16) = [H3(1:8)，H2(9:16)]
H9(1:16) = [H4(1:8)，H2(9:16)]
H10(1:16) = [H5(1:8)，H2(9:16)]
对H6,H7,H8,H9,H10进行解码同样得到5个字节数据，分别为P6,P7,P8,P9,P10。
包括字节对比和解码误差步长对比；字节对比对解码后的所有字节进行逐个对比，判断是否存在数值相同的两个以上字节，如果存在，则将数值相同的字节作为正确接收到的解码数据，如果不存在，则调用解码误差步长对比模块；
解码误差步长对比将解码后的所有字节对应的解码误差步长进行对比，选取最小的解码误差步长对应的字节作为正确接收到的解码数据。
一种电力载波通信的数据传输的装置，
包括数据冗余发送模块、数据冗余接收模块、字节对比模块和解码误差步长对比模块；
数据冗余发送模块,将待发送的数据进行编码，在一个数据发送周期内，对于编码后的同一字节数据，通过至少5个数据传输时隙分别冗余发送；
冗余数据接收模块，用于在一个数据发送周期内，接收通过至少5个数据传输时隙分别冗余发送的同一字节；
字节对比模块，用于对解码后的所有字节进行逐个对比；
解码误差步长对比模块，用于将解码后的所有字节对应的解码误差步长进行对比，选取最小的解码误差步长对应的字节作为正确接收到的解码数据。
图1示出了本发明实施例提供的电力载波通信的数据发送方法的流程，详述如下：
首先，将待发送的数据进行编码。然后在一个数据发送周期内，对于编码后的同一字节数据，通过至少5个数据传输时隙分别冗余发送。
在国内电网中，电力线上传输的电力信号为220V，50Hz的交流信号，因此电力信号周期为20ms。
作为本发明的实施例，本发明的数据发送周期取电力信号周期时长的一半，为10ms。在该数据发送周期内，将10ms时间再进行5等分作为一个字节数据的数据传输时隙，因此每个字节的数据传输时隙为2ms。
一个字节数据对应二进制为8bit，通过卷积编码可以对应生成16bits的数据流W。W的数据流模式为：
W1, W2, W3, W4, W5, W6, W7, W8, W9, W10, W11, W12,W13, W14, W15, W16。
为了达到更好的防干扰的目的，将16bits的数据流按照以下方式进行交织编码形成WW，经过交织变换后数据流WW的模式为：
W1, W6, W11, W16, W2, W7, W12, W3, W8,W13, W4, W9, W14, W5, W10, W15。
在本发明中，码速率设定为10kbps，则WW数据流发送的时间为:T=16*t=16*(1/10kbps)=1.6ms。
图2示出了本发明实施例提供的电力载波通信的数据接收方法的流程，详述如下：
它的步骤为，在一个数据发送周期内，接收通过至少5个数据传输时隙分别冗余发送的同一字节。
接着，对接收到的字节进行解码。
然后，对解码后的字节进行校验，并根据校验结果选择至少5个字节中的一个作为正确接收到的解码数据。
作为本发明的实施例，在接收端，则采取viterbi（维特比）解码方式，但是不是单纯的采取单个字节解码模式，而是采取多次循环解码模式来进行。
假设数据发送端在10ms的发送周期内发送的字节数据编码后的16bits数据流为H，进行5次循环发送，虽然在5个时隙内发送的数据完全一致，但是为了区分时间的不同，我们将五次发送的数据流标记为H1,H2,H3,H4,H5，那么五次数据流的每一位可以表征为H1(1:16)，H2(1:16), H3(1:16) , H4(1:16) , H5(1:16)。在数据接收端，我们将不仅对H1(1:16)，H2(1:16), H3(1:16) , H4(1:16) , H5(1:16)五个数据流进行解码得到五个字节数据，分别为P1,P2,P3,P4,P5。
同时，也需要将接收到的H1(1:16)，H2(1:16), H3(1:16) , H4(1:16) , H5(1:16)数据流进行重排，然后解码，将其重新组合成5个新的数据流分别为：
H6(1:16) = [H1(1:8)，H3(9:16)]
H7(1:16) = [H2(1:8)，H4(9:16)]
H8(1:16) = [H3(1:8)，H2(9:16)]
H9(1:16) = [H4(1:8)，H2(9:16)]
H10(1:16) = [H5(1:8)，H2(9:16)]
对H6,H7,H8,H9,H10进行解码同样得到5个字节数据，分别为P6,P7,P8,P9,P10。
通过对P1,P1,P3,P4,P5,P6,P7,P8,P9,P10这十个字节的数据进行校验，获取最大概率的字节数作为正确接收到的解码数据，从而有效解决了电力线网络普遍存在的周期干扰信号对电力载波通信性能下降的现场应用难题。
图3示出了本发明实施例提供的电力载波通信的数据接收装置的结构。
所述数据接收装置包括：冗余数据发送模块、冗余数据接收模块、字节对比模块，以及解码误差步长对比模块。
数据冗余发送模块,将待发送的数据进行编码，在一个数据发送周期内，对于编码后的同一字节数据，通过至少5个数据传输时隙分别冗余发送。
冗余数据接收模块，用于在一个数据发送周期内，接收通过至少5个数据传输时隙分别冗余发送的同一字节；
字节对比模块，用于对解码后的所有字节进行逐个对比；
解码误差步长对比模块，用于将解码后的所有字节对应的解码误差步长进行对比，选取最小的解码误差步长对应的字节作为正确接收到的解码数据。
在本发明的实施例中，字节对比模块以及解码误差步长对比模块。具体的校验过程为：字节对比模块对解码后的所有字节进行逐个对比，判断是否存在数值相同的两个以上字节，如果存在，则将数值相同的字节作为正确接收到的解码数据，如果不存在，则调用解码误差步长对比模块。解码误差步长对比模块将解码后的所有字节对应的解码误差步长进行对比，选取最小的解码误差步长对应的字节作为正确接收到的解码数据。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种电力载波通信的数据传输方法，其特征在于，所述数据发送方法包括以下步骤：
S1，将待发送的数据进行编码；
S2，在一个数据发送周期内，对于编码后的同一字节数据，通过至少5个数据传输时隙分别冗余发送；
S3，在一个数据发送周期内，接收通过至少5个数据传输时隙分别冗余发送的同一字节；
S4，对接收到的字节进行解码；
S5，对解码后的字节进行校验，并根据校验结果选择至少5个字节中的一个作为正确接收到的解码数据。
2.根据权利要求1所述的电力载波通信的数据传输方法，其特征在于，S1中，设数据发送端在10ms的发送周期内发送的字节数据编码后的16bits数据流为H，将五次发送的数据流标记为H1,H2,H3,H4,H5，表征为H1(1:16)，H2(1:16),H3(1:16),H4(1:16),H5(1:16)。
3.根据权利要求1所述的电力载波通信的数据传输方法，其特征在于，S4中，在数据接收端，对H1(1:16)，H2(1:16),H3(1:16),H4(1:16),H5(1:16)五个数据流进行解码得到五个字节数据，分别为P1,P2,P3,P4,P5；
并且将接收到的H1(1:16)，H2(1:16),H3(1:16),H4(1:16),H5(1:16)数据流进行重排，然后解码，将其重新组合成5个新的数据流分别为：
H6(1:16)＝[H1(1:8)，H3(9:16)]
H7(1:16)＝[H2(1:8)，H4(9:16)]
H8(1:16)＝[H3(1:8)，H2(9:16)]
H9(1:16)＝[H4(1:8)，H2(9:16)]
H10(1:16)＝[H5(1:8)，H2(9:16)]
对H6,H7,H8,H9,H10进行解码同样得到5个字节数据，分别为P6,P7,P8,P9,P10。
4.根据权利要求1所述的电力载波通信的数据传输方法，其特征在于，包括字节对比和解码误差步长对比；字节对比对解码后的所有字节进行逐个对比，判断是否存在数值相同的两个以上字节，如果存在，则将数值相同的字节作为正确接收到的解码数据，如果不存在，则调用解码误差步长对比模块；
解码误差步长对比将解码后的所有字节对应的解码误差步长进行对比，选取最小的解码误差步长对应的字节作为正确接收到的解码数据。
5.一种电力载波通信的数据传输的装置，其特征在于，包括数据冗余发送模块、数据冗余接收模块、字节对比模块和解码误差步长对比模块；
数据冗余发送模块,将待发送的数据进行编码，在一个数据发送周期内，对于编码后的同一字节数据，通过至少5个数据传输时隙分别冗余发送；
冗余数据接收模块，用于在一个数据发送周期内，接收通过至少5个数据传输时隙分别冗余发送的同一字节；
字节对比模块，用于对解码后的所有字节进行逐个对比；
解码误差步长对比模块，用于将解码后的所有字节对应的解码误差步长进行对比，选取最小的解码误差步长对应的字节作为正确接收到的解码数据。
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