CN113938253B - 一种基于载波通信的远程通讯控制系统 - Google Patents
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Abstract
本申请属于电网电力线载波通讯技术领域，尤其涉及一种基于载波通信的远程通讯控制系统。基于正交频分复用多载波调制载波通信结构，特别的还包括加窗组件、交织组件、编码组件；所述加窗组件用于对输入信号进行提前加窗；交织组件用于对输入信号的优先级划分处理；编码组件用于获取输入侧比特流，对已输入比特流进行信号质量排序，根据信号质量排序结果进行码率均化处理；本申请提供了一种能够在正交频分复用多载波调制载波方案下，能够充分调用系统内各解码器最大性能，均化系统负荷，通过分组编码实现弱化极点，稳定频谱分布，进而改善通信系统传输特性，提高效率和稳定性。
Description
技术领域
本申请属于电网电力线载波通讯技术领域，尤其涉及一种基于载波通信的远程通讯控制系统。
背景技术
电力线载波通信技术(PLC)是利用已有的配电网作为传输媒介，实现数据传递和信息交换的一种手段。在通信系统中，信道所能提供的带宽通常比传送一路信号所需的带宽要宽得多。如果一个信道只传送一路信号是非常浪费的，为了能够充分利用信道的带宽，可以采用频分复用的方法。频分复用方法将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。目前基于频分复用载波通讯技术的通讯控制系统应用已经十分普遍，一个完整的载波通信远程通讯控制系统，一般由输入侧的帧控制结构、编码映射结构、IFFT以及输入侧的去窗结构、FFT、解码解映射等结构组成，虽然其已经应用了一段时间，但目前主要的应用方面仍主要集中在电网等关联行业的转化应用，一方面由于系统内系统噪声复杂，对电力线载波通讯传输的稳定性带来很大影响，另一方面受电力线自身的衰减特性以及电力网络的多变性等原因的影响，通讯信号在网内的传递过程容易受到各种意外情形的干扰，因此虽然现在的载波通信远程通讯控制系统已经相对成熟，但其在高容量高速数据传输的应用很少且用于解决上述问题的使用成本十分高昂，这对国内分布广泛的电力网络而言，使得即有资源难以有效利用。
发明内容
本申请的目的在于，提供一种基于现有的正交频分复用多载波调制载波通信结构，用于改善输入侧接入质量，提高接入侧数据数据处理效率，降低系统负荷和运行成本的基于载波通信的远程通讯控制系统。
为实现上述目的，本申请采用如下技术方案。
一种基于载波通信的远程通讯控制系统，基于正交频分复用多载波调制载波通信结构，特别的还包括加窗组件、交织组件、编码组件：
所述加窗组件用于对输入信号进行提前加窗，使用时域呈形函数进行处理，具体函数如下：
其中Cu(x)为升窗函数，Cf(x)为降窗函数；T为滚降周期；
交织组件用于对输入信号的优先级划分处理，输入信息的比特流经过串并联处理后，分成为两行与编码器信息位尺度匹配的数据，之后输入值两个编码器，其中第一个编码器对应的数据为优先数据采用低码率编码，其中第二个编码器对应数据为普通数据，采用高码率编码；对两个编码器输出进行比特交织；
编码组件用于获取输入侧比特流，对已输入比特流进行信号质量排序，根据信号质量排序结果进行码率均化处理，周期性对比特流中连续的固定数量的信息进行编码后，获取对应编码信息对应的码字；对前述码字进行比特交织，根据比特交织交过进行重新排序；前述经过排序更新的码字进行幅度相位调制，周期性的将固定数量的比特信息映射成星座符。
对前述基于载波通信的远程通讯控制系统的进一步改进和优化还包括，所述交织组件中，对输入的信号比特流经过串并联处理，分别得到优先数据信号阵列A＝{a1、a2、a3......am·n}以及普通数据信号B＝{b1、b2、b3......bp·n}；基于如下函数处理：
交织组件函数：
输出序列
对前述基于载波通信的远程通讯控制系统的进一步改进和优化还包括，所述编码组件，还用于：基于预设信噪比阈值，对传递至各编码器星座符号上的比特流，将预期编码质量较差的固定数量的比特流分至同一低质量比特流，对低质量比特流内的比特流，根据编码序号依次进行分组，保证各组内比特流数量不高于固定数量的一半；在分组时，应用至低阶编码器时至少分为两部分，应用之高阶编码器时至少分为三以及三个以上的部分；基于遍历方式调各整编码器码率，以使不同分组比特流在各编码器内的编码准确率一致。
对前述基于载波通信的远程通讯控制系统的进一步改进和优化还包括，还包括加扰组件，所述加扰组件对数据采用异或运算的方式对原始数据进行加扰处理，以改善信号质量使其更适宜于系统传输，提高系统性能。
其有益效果在于：
本申请基于载波通信的远程通讯控制系统基于现有的正交频分复用多载波调制基本结构，通过特定的加窗以及信号交织操作，以及对编码装置内编码器进行编制结构的改进，提供了一种能够在正交频分复用多载波调制载波方案下，能够充分调用系统内各解码器最大性能，均化系统负荷，通过分组编码实现弱化极点，稳定频谱分布，进而改善通信系统传输特性，提高效率和稳定性。
附图说明
图1是基于正正交频分复用技术的载波通信系统的示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本申请作详细说明。
本申请主要针对基于正正交频分复用技术的载波通信，在实际操作过程中，对系统内OFDM信号的产生过程，涉及到带宽选择、信号调制以及信道扩展等内容，为完成数据的多正交调制，实现信道的多径扩展；基本的正正交频分复用技术的载波通信系统如图1所示。
具体而言，本申请的基于载波通信的远程通讯控制系统包括加扰组件、加窗组件、交织组件、编码组件；以下依次对各组件进行说明，需要说明的是，以下所述的各组件基于现有响应组件的机构功能以及机制的改进，本申请中仅表述其与现有组件的功能结构差异，本领域盈科应可以理解，为了实现其功能理当配备的必要的软硬件组成，例如各组件之间应当配置的必要的隔离电路等辅助电路，以及用于实现各类算法的成熟的编辑器模块。
加扰组件：对载波通信的远程信号传输过程中为避免重复比特流频繁出现，导致系统同步效率的下降，本申请中采用对数据采用异或运算的方式对原始数据进行加扰处理，以改善信号质量使其更适宜于系统传输，提高系统性能；
在具体实施过程中，为实现加扰操作，本申请主要通过相对成熟的为线形反馈位移寄存器G(x)＝x16+x5+x4+x3+1产生伪随机序列，利用生成的重复性伪随机序列与待处理数据进行异或运算来实现。
特别的，在前述加扰组件工作时，应当将初始参数均设为1，并在每次数据输入时进行一次位移操作。
加窗组件：在固定数目的数据之间或者固定周期间隔内插入特定的OFDM导频信息，导频信息的插入处理方法以及对应的信道计算对通信系统的性能有很大影响，基于前述分组编码后，待传输数据具有更均匀的码率分布和解码效率，但有可能会导致相邻的信道之间带外功率增大并产生不可忽视地干扰，可能会对前述方案的实施带来限制，为此对输入信号进行提前加窗，具体是指，使用时域呈形函数进行处理，具体函数如下：
其中Cu(x)为升窗函数，Cf(x)为降窗函数；T为滚降周期；
特别的，在具体实施过程中，对于前导数据，分别使用升窗函数和降窗函数对签到序列的首尾T个数据块进行加窗处理；
基于前述加窗函数，可以有效避免前述问题的同时，进一步提升各信道内数据的一致性，更有利于信号频谱应用设计，降低系统设计使用的成本和软硬件的复杂性，在解决前述模块应用带来的弊端的同时，实现增效提质的效果，优化系统性能，降低对系统软硬件的要求。
需要说明的，对于系统内的各种数据信号，需要利用混合信号前端模块对信号进行处理，目前多采用集成模块，如AD9865等集成电路成品来完成。
交织组件：对输入信号的优先级划分处理：输入信息的比特流经过串并联处理后，分成为两行与编码器信息位尺度匹配的数据，之后输入值两个编码器，其中第一个编码器对应的数据为优先数据采用低码率编码，其中第二个编码器对应数据为普通数据，采用高码率编码；对两个编码器输出进行比特交织；
编码组件：获取输入侧比特流，对已输入比特流进行信号质量排序，根据信号质量排序结果进行码率均化处理，周期性对比特流中连续的固定数量的信息进行编码后，获取对应编码信息对应的码字；对前述码字进行比特交织，根据比特交织交过进行重新排序；前述A2经过排序更新的码字进行幅度相位调制，周期性的将固定数量的比特信息映射成星座符；
特别的，编码组件还用于基于预设信噪比阈值，对传递至各编码器星座符号上的比特流，将预期编码质量较差的固定数量的比特流分至同一低质量比特流，对低质量比特流内的比特流，根据编码序号依次进行分组，保证各组内比特流数量不高于固定数量的一半；在分组时，应用至低阶编码器时至少分为两部分，应用之高阶编码器时至少分为三以及三个以上的部分；基于遍历方式调各整编码器码率，以使不同分组比特流在各编码器内的编码准确率一致；
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对本申请保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本申请作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本申请技术方案的实质和范围。
Claims (4)
1.一种基于载波通信的远程通讯控制系统，基于正交频分复用多载波调制载波通信结构，其特征在于，还包括加窗组件、交织组件、编码组件：
所述加窗组件用于：对输入信号进行提前加窗，使用时域呈形函数进行处理，具体函数如下：
其中Cu(x)为升窗函数，Cf(x)为降窗函数；T为滚降周期；
所述交织组件用于：对输入信号的优先级划分处理，输入信息的比特流经过串并联处理后，分成为两行与编码器信息位尺度匹配的数据，之后输入值两个编码器，其中第一个编码器对应的数据为优先数据采用低码率编码，其中第二个编码器对应数据为普通数据，采用高码率编码；对两个编码器输出进行比特交织；
所述编码组件用于：获取输入侧比特流，对已输入比特流进行信号质量排序，根据信号质量排序结果进行码率均化处理，周期性对于比特流中连续的固定数量的信息进行编码后，获取对应编码信息对应的码字；对前述码字进行比特交织，根据比特交织交过进行重新排序；前述经过排序更新的码字进行幅度相位调制，周期性的将固定数量的比特信息映射成星座符。
2.根据权利要求1所述的一种基于载波通信的远程通讯控制系统，其特征在于，所述交织组件中，对于输入的信号比特流经过串并联处理，分别得到优先数据信号阵列A＝{a1、a2、a3......am·n}以及普通数据信号阵列B＝{b1、b2、b3......bp·n}；基于如下矩阵进行交织处理：
交织矩阵：
输出矩阵
3.根据权利要求1所述的一种基于载波通信的远程通讯控制系统，其特征在于，所述编码组件，还用于：基于预设信噪比阈值，对于传递至各编码器星座符号上的比特流，将预期编码质量较差的固定数量的比特流分至同一低质量比特流，对于低质量比特流内的比特流，根据编码序号依次进行分组，保证各组内比特流数量不高于固定数量的一半；在分组时，应用至低阶编码器时至少分为两部分，应用之高阶编码器时至少分为三以及三个以上的部分；基于遍历方式调各整编码器码率，以使不同分组比特流在各编码器内的编码准确率一致。
4.根据权利要求1所述的一种基于载波通信的远程通讯控制系统，其特征在于，还包括加扰组件，所述加扰组件对数据采用异或运算的方式对原始数据进行加扰处理，以改善信号质量使其更适宜于系统传输，提高系统性能。
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