CN107846423B - 用于电力线载波通信系统传输中带宽自适应的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电力线载波通信系统传输中带宽自适应的方法，包含如下步骤：发送机在发送帧前导码、帧控制字和帧载荷时，采用系统规定的频段，同时在帧控制字中附加帧载荷频段信息以标识帧载荷使用的频段；接收机在收到帧控制字时，仅仅解调所有可用频段的公共子载波部分，从而解调出帧控制字，然后提取帧控制字中的帧载荷频段信息，确定帧载荷占用的频段并解调。本发明具有系统开销小、处理速度快的特性，避免了标准中工作频段切换必须重启协议栈的问题。

Description

用于电力线载波通信系统传输中带宽自适应的方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种用于电力线载波通信系统传输中带宽自适应的方法。

背景技术

随着电力线载波通信技术的应用越来越广泛，人们对通过电力线媒介进行信息传输的要求也越来越严格。基于OFDM技术的IEEE1901、ITU-T G.9960和国家电网电力线传输标准(以下简称为国网标准)也就应运而生。国网标准以IEEE1901的技术为基础，做了相应的增强。国网标准针对不同的应用场景采用了带宽不同的几种频段进行数据传输。例如，国网标准频段0的子载波序号为80-490，国网标准频段1的子载波序号为100-230。如果编码方式和调制方式相同，在通常情况下，电力线载波通信使用靠近低频的较窄频段可提高通信传输距离；使用较宽频段传输（尤其是使用高频子载波）会提高数据吞吐量但会减少通信传输距离。在目前的国网标准中，接收机工作在频段0时，无法接收发送机发来的频段1的数据包，反之亦然。当发送机和接收机需要从一个频段切换到另外一个频段时，需要通信双方重启协议栈来切换工作模式，这会浪费大量的系统开销。在符合IEEE1901 与ITU-T G.9960协议的通信系统中也有类似问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于电力线载波通信系统传输中带宽自适应的方法，具有系统开销小、处理速度快的特性，避免了标准中工作频段切换必须重启协议栈的问题。

为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于电力线载波通信系统传输中带宽自适应的方法，其特点是，该方法包含如下步骤：

发送机在发送帧前导码、帧控制字和帧载荷时，采用系统规定的频段，同时在帧控制字中附加帧载荷频段信息以标识帧载荷使用的频段；

接收机在收到帧控制字时，仅仅解调所有可用频段的公共子载波部分，从而解调出帧控制字，然后提取帧控制字中的帧载荷频段信息，确定帧载荷占用的频段并解调。

该方法还包含：

发送机根据电力线载波通信系统可用的频段进行帧控制字的生成，同时将帧载荷频段信息嵌入帧控制字可变区域的保留字段，然后发送机采用分集拷贝的方式进行帧控制字的复制，然后将复制完成后的帧控制字通过映射、IFFT、循环移位和加窗后处理且发送出去。

在所述的帧控制字复制完成后，电力线载波通信可用频段和非可用频段的公共子载波部分包含了帧控制字的信息。

该方法还包含：

发送机将帧载荷调制到电力线载波通信系统约定好的频段上面进行发送。

该方法还包含：

接收机通过接收帧前导码进行同步和信道估计，并解调出帧控制字。

该方法还包含：

接收机在解调出帧控制字后，按照协议规定对帧控制字进行解析，获取帧载荷频段信息。

该方法还包含：

接收机在解调出帧控制字后获取的帧载荷频段信息包含帧载荷所在的频段范围，接收机在所述的频段范围上对帧载荷进行解调，获取帧载荷。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

本发明具有系统开销小、处理速度快的特性，避免了标准中工作频段切换必须重启协议栈的问题。

附图说明

图1为本发明实施例的国网标准示例帧格式；

图2为本发明实施例的示例帧控制字的生成方法；

图3为本发明实施例的示例帧控制字的格式；

图4为本发明实施例的示例发送机的基带处理流程；

图5为本发明实施例的示例接收机的基带处理流程；

图6为本发明一种用于电力线载波通信系统传输中带宽自适应的方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

图1是根据本文所述发明实施例的国网标准示例帧格式，一个完整的帧由若干个帧前导码符号、若干个帧控制字符号和若干个帧载荷符号组成。其中，帧前导码是一段已知的序列，并且按照一定频率间隔占据特定的频段；帧控制字包含帧的控制信息，占据特定频段的全部子载波，并按照分集拷贝的方式进行复制；帧载荷包含帧的有效数据，占据可用频段的全部的子载波。

图2是根据本文所述发明实施例的示例帧控制字的生成方法，帧控制字包含128bits，经过Turbo编码后成为256bits。256bits的帧控制字经过信道交织和分集拷贝后，根据拷贝次数和可用频段的子载波数目确定帧控制字可占用的符号个数。

图3根据本文所述发明实施例的示例帧控制字的格式，帧控制字由定界符类型、网络类型、网络标识、可变区域、标准版本号和帧控制校验序列等组成。其中可变区域包含有保留字段，针对不同定界符类型的帧，可变区域位于帧控制字的不同位置。本发明对保留字段进行了扩展，使之包含帧载荷频段信息。

图4是本文所述发明实施例的示例发送机的基带处理流程。

图5为本文所述发明实施例的示例接收机的基带处理流程。

如图6所示，本发明一种用于电力线载波通信系统传输中带宽自适应的方法的流程图，以下结合图1-5对该方法进行详细说明。

发送机在发送帧前导码、帧控制字和帧载荷时，采用系统规定的频段，同时在帧控制字中附加帧载荷频段信息以标识帧载荷使用的频段；

接收机在收到帧控制字时，仅仅解调所有可用频段的公共子载波部分，从而解调出帧控制字，然后提取帧控制字中的帧载荷频段信息，确定帧载荷占用的频段并解调。

优选地，该方法还包含：

发送机基带处理，发送机基带处理流程分为帧控制字处理和帧载荷处理两部分，对于帧控制字的处理，发送机根据电力线载波通信系统可用的频段进行帧控制字的生成，同时将帧载荷频段信息嵌入帧控制字可变区域的保留字段，然后发送机采用分集拷贝的方式进行帧控制字的复制，在所述的帧控制字复制完成后，电力线载波通信可用频段和非可用频段的公共子载波部分包含了帧控制字的信息，然后将复制完成后的帧控制字通过映射、IFFT、循环移位和加窗后处理且发送出去。

发送机将帧载荷调制到电力线载波通信系统约定好的频段上面进行发送。

优选地，该方法还包含：

接收机基带处理，接收机通过接收帧前导码进行同步和信道估计，并解调出帧控制字，具体地当解调帧控制字部分时，不管帧控制字真正被调制在哪个频段上，接收机都仅仅解调所有可用频段的公共子载波部分。由于帧控制字是基于分集拷贝的复制模式，所以仅通过解调公共子载波部分亦可成功解调帧控制部分。接收机对于帧控制字的解调包括分集合并、信道解交织、Turbo译码。

优选地，该方法还包含：

接收机在解调出帧控制字后，按照协议规定对帧控制字进行解析，获取帧载荷频段信息，具体地，接收机帧解析控制字，接收机在成功解调出帧控制字后，按照协议规定对帧控制字进行解析，以获得解调帧载荷的必要信息。在帧控制字的解析中，会获取帧载荷频段信息。

接收机在解调出帧控制字后获取的帧载荷频段信息包含帧载荷所在的频段范围，接收机在所述的频段范围上对帧载荷进行解调，获取帧载荷，具体地，接收机在成功解调和解析帧控制字后，会获取解调帧载荷的必要信息。帧载荷频段信息会表明帧载荷所在的频段范围，接收机通过在此特定频段上对帧载荷进行解调，成功获取帧载荷。

综上所述，本发明一种用于电力线载波通信系统传输中带宽自适应的方法，具有系统开销小、处理速度快的特性，避免了标准中工作频段切换必须重启协议栈的问题。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (7)

1.一种用于电力线载波通信系统传输中带宽自适应的方法，其特征在于，该方法包含如下步骤：

发送机在发送帧前导码、帧控制字和帧载荷时，采用系统规定的频段，同时在帧控制字中附加帧载荷频段信息以标识帧载荷使用的频段；

接收机在收到帧控制字时，仅仅解调所有可用频段的公共子载波部分，从而解调出帧控制字，然后提取帧控制字中的帧载荷频段信息，确定帧载荷占用的频段并解调。

2.如权利要求1所述的用于电力线载波通信系统传输中带宽自适应的方法，其特征在于，该方法还包含：

发送机根据电力线载波通信系统可用的频段进行帧控制字的生成，同时将帧载荷频段信息嵌入帧控制字可变区域的保留字段，然后发送机采用分集拷贝的方式进行帧控制字的复制，然后将复制完成后的帧控制字通过映射、IFFT、循环移位和加窗后处理且发送出去。

3.如权利要求2所述的用于电力线载波通信系统传输中带宽自适应的方法，其特征在于，在所述的帧控制字复制完成后，电力线载波通信可用频段和非可用频段的公共子载波部分包含了帧控制字的信息。

4.如权利要求1所述的用于电力线载波通信系统传输中带宽自适应的方法，其特征在于，该方法还包含：

发送机将帧载荷调制到电力线载波通信系统约定好的频段上面进行发送。

5.如权利要求1所述的用于电力线载波通信系统传输中带宽自适应的方法，其特征在于，该方法还包含：

接收机通过接收帧前导码进行同步和信道估计，并解调出帧控制字。

6.如权利要求1所述的用于电力线载波通信系统传输中带宽自适应的方法，其特征在于，该方法还包含：

接收机在解调出帧控制字后，按照协议规定对帧控制字进行解析，获取帧载荷频段信息。

7.如权利要求5所述的用于电力线载波通信系统传输中带宽自适应的方法，其特征在于，该方法还包含：

接收机在解调出帧控制字后获取的帧载荷频段信息包含帧载荷所在的频段范围，接收机在所述的频段范围上对帧载荷进行解调，获取帧载荷。

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