專利名稱：電力線通信的定時(shí)同步和擴(kuò)頻因子檢測(cè)系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力線通信的定時(shí)同步和擴(kuò)頻因子檢測(cè)系統(tǒng)及其方法。
背景技術(shù)：
在電能表集抄系統(tǒng)中，載波芯片通過(guò)RS232或RS484等接口，讀取電能表的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)調(diào)制在幾十至幾百KHz的載波頻率上并通過(guò)耦合器加載到電力線發(fā)送出去；接收端的集抄器接收多達(dá)數(shù)百個(gè)電表的數(shù)據(jù)，并通過(guò)電話線或以無(wú)線方式傳送到電力管理部門。在接收端的集抄器中，帶通濾波器將有信號(hào)的載波從電力線上分離出來(lái)后，載波芯片對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)還原出原來(lái)的數(shù)據(jù)。通信的載體即現(xiàn)成的電力線，無(wú)需象485抄表一樣重新鋪設(shè)通信線路。也不象無(wú)線傳輸那樣需要復(fù)雜的發(fā)送接收設(shè)備來(lái)傳輸信息。它無(wú)需架設(shè)額外的通信線路，也不占用寶貴的無(wú)線頻譜資源，是公認(rèn)的用于遠(yuǎn)程集抄系統(tǒng)的最佳選擇。而在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，有利用HDLC協(xié)議的幀結(jié)構(gòu)用于電力線通信，該幀結(jié)構(gòu)具體如下
標(biāo)志序列地址字段控制字段息字段幀校驗(yàn)字段標(biāo)志序列根據(jù)HDLC協(xié)議規(guī)定，所有信息傳輸必須以一個(gè)標(biāo)志序列開(kāi)始，且以同一個(gè)序列結(jié)束。這個(gè)標(biāo)志序列是01111110，稱標(biāo)志序列。從開(kāi)始標(biāo)志到結(jié)束標(biāo)志之間構(gòu)成一個(gè)完整的信息單位，稱為一巾貞。所有的信息是以巾貞的形式傳輸?shù)?，而?biāo)志字符提供了每一巾貞的邊界。接收端可以通過(guò)搜索"01111110"來(lái)探知幀的開(kāi)頭和結(jié)束，以此建立幀同步。在標(biāo)志序列之后，可以有一個(gè)地址字段(8或多比特)和一個(gè)控制字段(8或16比特)。地址字段用來(lái)規(guī)定與之通信的接收站的地址。控制字段可規(guī)定若干個(gè)命令。跟在控制字段之后的是信息字段(長(zhǎng)度可以為O或8的整數(shù)倍)。信息字段包含有要傳送的數(shù)據(jù)。幀校驗(yàn)字段(16或32比特)用于對(duì)幀進(jìn)行循環(huán)冗余校驗(yàn)，其校驗(yàn)范圍從地址字段的第I比特到信息字段的最后一比特的序列。因此為便于同步字的檢測(cè)，同步字的長(zhǎng)度是固定的。這導(dǎo)致在高信噪比情況下，同步字的長(zhǎng)度可能超過(guò)正確檢測(cè)的需求，降低了數(shù)據(jù)傳輸效率。在低信噪比情況下，同步字又有可能沒(méi)有得到足夠的保護(hù)，導(dǎo)致接收器不能正確的檢測(cè)到同步字。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供了一種電力線通信的定時(shí)同步和擴(kuò)頻因子檢測(cè)系統(tǒng)及其方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用第一技術(shù)方案一種電力線通信的定時(shí)同步和擴(kuò)頻因子檢測(cè)系統(tǒng)，其包括用于接收數(shù)據(jù)幀的若干個(gè)同步檢測(cè)器、和與所述同步檢測(cè)器的輸出相連的一選擇器邏輯，而同步檢測(cè)器包括第一級(jí)相關(guān)器、和與第一級(jí)相關(guān)器的輸出相連的第二級(jí)相關(guān)器，其中數(shù)據(jù)幀包括位于起始的同步字、控制字、訓(xùn)練字、和幀有效數(shù)據(jù)。
所述同步字采用層次結(jié)構(gòu)來(lái)構(gòu)造A= [a0 al a2 ... a15]B= [b0 b1 b2 …bn]其中A是外碼，長(zhǎng)度為16出是內(nèi)碼，k是B序列的長(zhǎng)度，整體代碼等于(b a)必表不克羅內(nèi)克積，每個(gè)a, b取值+1或-I。所述控制字至少包括幀類型、和幀長(zhǎng)度信息，而幀有效數(shù)據(jù)則至少包括源地址、目的地址、電表數(shù)據(jù)、校驗(yàn)位信息。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用第二技術(shù)方案一種電力線通信的定時(shí)同步和擴(kuò)頻因子檢測(cè)方法，其特征在于構(gòu)建數(shù)據(jù)幀，其至少包括位于起始的同步字、控制字、訓(xùn)練字、和幀有效數(shù)據(jù)，其中同步字至少有2種不同長(zhǎng)度，以對(duì)應(yīng)不同的擴(kuò)頻因子；根據(jù)信道的質(zhì)量選擇不同的擴(kuò)頻因子，直接擴(kuò)頻用于同步字之后的控制字、訓(xùn)練字、和幀有效數(shù)據(jù)并通過(guò)發(fā)射機(jī)發(fā)送；同時(shí)接收機(jī)檢測(cè)數(shù)據(jù)幀同步字的起始位置和種類，通過(guò)起始位置，得到定時(shí)同步信息；通過(guò)同步字種類，得到擴(kuò)頻因子；接收機(jī)解調(diào)控制字、訓(xùn)練字和幀有效數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，本發(fā)明進(jìn)一步包括用于接收數(shù)據(jù)幀的若干個(gè)同步檢測(cè)器、和與所述同步檢測(cè)器的輸出相連的一選擇器邏輯，而同步檢測(cè)器包括第一級(jí)相關(guān)器、和與第一級(jí)相關(guān)器的輸出相連的第二級(jí)相關(guān)器。優(yōu)選地，所述同步字采用層次結(jié)構(gòu)來(lái)構(gòu)造A= [a0 al a2 ... a15]B= [b0 b1 b2 …V1]其中A是外碼，長(zhǎng)度為16出是內(nèi)碼，k是B序列的長(zhǎng)度，整體代碼等于(b a)適表不克羅內(nèi)克積，每個(gè)a, b取值+1或-I。優(yōu)選地，所述控制字至少包括幀類型、和幀長(zhǎng)度，而幀有效數(shù)據(jù)則至少包括源地址、目的地址、電表數(shù)據(jù)、校驗(yàn)位信息。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明中的同步碼具有特別好的自相關(guān)及互相關(guān)特性，使得接收機(jī)可以得到精確的定時(shí)信息和較好地區(qū)分不同的同步字，而且同步碼具有分層結(jié)構(gòu)，使接收端的檢測(cè)電路可以大大簡(jiǎn)化。


下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述圖I為本發(fā)明中聯(lián)合檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明中同步代碼檢測(cè)器的電路示意圖。圖3為本發(fā)明擴(kuò)頻因子=1同步長(zhǎng)度為128的同步碼的自相關(guān)性能圖。圖4為本發(fā)明擴(kuò)頻因子=1同步長(zhǎng)度為128的同步碼和擴(kuò)頻因子=2同步長(zhǎng)度為256的同步碼之間的互相關(guān)性能圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例參照?qǐng)D1-4所示，本發(fā)明提供了一種電力線通信的定時(shí)同步和擴(kuò)頻因子檢測(cè)方法的實(shí)施例，其中數(shù)據(jù)幀包括位于起始的同步字、控制字、訓(xùn)練字、和幀有效數(shù)據(jù)，格式如下
權(quán)利要求
1.一種電力線通信的定時(shí)同步和擴(kuò)頻因子檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于其包括用于接收數(shù)據(jù)幀的若干個(gè)同步檢測(cè)器、和與所述同步檢測(cè)器的輸出相連的一選擇器邏輯，而同步檢測(cè)器包括第一級(jí)相關(guān)器、和與第一級(jí)相關(guān)器的輸出相連的第二級(jí)相關(guān)器，其中數(shù)據(jù)幀包括位于起始的同步字、控制字、訓(xùn)練字、和幀有效數(shù)據(jù)，其中同步字長(zhǎng)度可變。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種電力線通信的定時(shí)同步和擴(kuò)頻因子檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述同步字采用層次結(jié)構(gòu)來(lái)構(gòu)造A-Ea0 Q-I a2 ... a15]B= [b0 b1 b2 …bk_J其中A是外碼，長(zhǎng)度為16 ;B是內(nèi)碼，k是B序列的長(zhǎng)度，整體代碼等于(b 0a)必表示克羅內(nèi)克積，每個(gè)a，b取值+1或-I。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種電力線通信的定時(shí)同步和擴(kuò)頻因子檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述控制字至少包括幀類型、和幀長(zhǎng)度，而幀有效數(shù)據(jù)則至少包括源地址、目的地址、電表數(shù)據(jù)、校驗(yàn)位信息。
4.一種電力線通信的定時(shí)同步和擴(kuò)頻因子檢測(cè)方法，其特征在于其包括以下步驟構(gòu)建數(shù)據(jù)幀，其至少包括位于起始的同步字、控制字、訓(xùn)練字、和幀有效數(shù)據(jù)，其中同步字至少有2種不同長(zhǎng)度，以對(duì)應(yīng)不同的擴(kuò)頻因子；根據(jù)信道的質(zhì)量選擇不同的擴(kuò)頻因子，直接擴(kuò)頻用于同步字之后的控制字、訓(xùn)練字、和幀有效數(shù)據(jù)并通過(guò)發(fā)射機(jī)發(fā)送；同時(shí)接收機(jī)檢測(cè)數(shù)據(jù)幀同步字的起始位置和種類，通過(guò)起始位置，得到定時(shí)同步信息；通過(guò)同步字種類，得到擴(kuò)頻因子；接收機(jī)解調(diào)控制字、訓(xùn)練字和幀有效數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電力線通信的定時(shí)同步和擴(kuò)頻因子檢測(cè)方法，其特征在于其包括用于接收數(shù)據(jù)幀的若干個(gè)同步檢測(cè)器、和與所述同步檢測(cè)器的輸出相連的一選擇器邏輯，而同步檢測(cè)器包括第一級(jí)相關(guān)器、和與第一級(jí)相關(guān)器的輸出相連的第二級(jí)相關(guān)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種電力線通信的定時(shí)同步和擴(kuò)頻因子檢測(cè)方法，其特征在于所述同步字采用層次結(jié)構(gòu)來(lái)構(gòu)造A _&2 ··· ￡1^5-1B= [b0 b1 b2 …bk_J其中A是外碼，長(zhǎng)度為16 ；B是內(nèi)碼，k是B序列的長(zhǎng)度，整體代碼等于(b a}，(g表不克羅內(nèi)克積，每個(gè)a，b取值+1或-I。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5或6所述的一種電力線通信的定時(shí)同步和擴(kuò)頻因子檢測(cè)方法，其特征在于所述控制字至少包括幀類型、和幀長(zhǎng)度信息，而幀有效數(shù)據(jù)則至少包括源地址、目的地址、電表數(shù)據(jù)、校驗(yàn)位信息。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種電力線通信的定時(shí)同步和擴(kuò)頻因子檢測(cè)系統(tǒng)及其方法，其包括用于接收數(shù)據(jù)幀的若干個(gè)同步檢測(cè)器、和與所述同步檢測(cè)器的輸出相連的一選擇器邏輯，而同步檢測(cè)器包括第一級(jí)相關(guān)器、和與第一級(jí)相關(guān)器的輸出相連的第二級(jí)相關(guān)器，其中數(shù)據(jù)幀包括位于起始的同步字、控制字、訓(xùn)練字、和幀有效數(shù)據(jù)。本發(fā)明中的同步碼具有特別好的自相關(guān)及互相關(guān)特性，使得接收機(jī)可以得到精確的定時(shí)信息和較好地區(qū)分不同的同步字，而且同步碼具有分層結(jié)構(gòu)，使接收端的檢測(cè)電路可以大大簡(jiǎn)化。
文檔編號(hào)H04L7/10GK102932109SQ20121047047
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月19日
發(fā)明者張波, 張濤 申請(qǐng)人:張波