本發(fā)明涉及低頻窄帶電力線載波通信領域，尤其涉及一種基于ofdm電力線通信的傳輸方法。

背景技術：

在低壓配電線路上的噪聲(noise)、干擾(interference)以及接入阻抗(accessimpedance)通常呈現周期穩(wěn)態(tài)(cyclostationary)的特性，所以信道的傳輸函數和信噪比也呈現周期穩(wěn)態(tài)的特性，其周期通常是與交流電工頻(如50hz或60hzac)的半周期(過零點)一致。影響電力載波通信質量的因素很多，但最主要的是電力線上復雜的信道和噪聲環(huán)境。與工頻同步的周期性脈沖噪聲(impulsivenoise)是低頻窄帶電力載波通信中對通信成功率影響最主要的因素之一，其統(tǒng)計特性具有周期穩(wěn)態(tài)的特性，且在時域和頻域都呈現稀疏性(sparsity)，正交頻分復用(orthogonalfrequencydivisionmultiplexing，ofdm)是一種多載波調制(multicarriermodulation)技術，可以達到最優(yōu)傳輸速率和最佳通信可靠性。到目前為止，國際上已發(fā)布的低壓低頻窄帶電力載波通信(ofdm)標準，如：itug.9902,itug.9903(g3-plc)，以及itug.9904(prime),都沒有提及工頻同步發(fā)送方式，或工頻過零非連續(xù)發(fā)送方式。

技術實現要素：

針對現有技術存在的問題，本發(fā)明提供了一種能在現有國際標準g3-plc(itug.9903)、itug.9902基礎上自動切換到交流電工頻過零非連續(xù)發(fā)送模式的實現方法，從而實現可選的過零通信模式，并且與默認連續(xù)發(fā)送通信模式兼容。

本發(fā)明采用如下技術方案：

一種基于ofdm電力線通信的傳輸方法，所述傳輸方法包括：

一交流電力線的接收端根據傳輸數據協(xié)議中前導序列的正相符號和幀同步信號之間的相位差，判斷通信的后續(xù)數據包的傳輸模式；以及

于任意一段時間內，所述交流電力線進行數據通信是以連續(xù)發(fā)送或非連續(xù)模式發(fā)送；

其中，進行連續(xù)發(fā)送時，所述連續(xù)發(fā)送的傳輸模式是遵循g3-plc或itug.9902的通信協(xié)議；

進行非連續(xù)發(fā)送時，于所述交流電力線上工頻的過零時刻進行數據包的傳輸。

優(yōu)選的，所述傳輸方法包括：

進行所述連續(xù)發(fā)送時，所述連續(xù)發(fā)送的ofdm傳輸模式是g3-plc或itug.9902的通信協(xié)議,并能夠通過頻帶搬移方法將其工作頻率上變頻到150khz-500khz的任意頻段；

進行所述非連續(xù)發(fā)送時，于所述交流電力線上工頻的過零時刻進行所述數據包的傳輸，所述非連續(xù)發(fā)送的ofdm傳輸模式能夠通過頻帶搬移方法將其工作頻率上變頻到150khz-500khz的任意頻段。

優(yōu)選的，所述非連續(xù)發(fā)送的傳輸模式包括：過零時隙傳輸的差分 調制模式和過零時隙傳輸的相關調制模式，其中，

在所述過零時隙傳輸的差分調制模式下，將所述幀同步信號配置為相對于所述正相符號有π/2的相移；

在過零時隙傳輸的相關調制模式下，將所述幀同步信號配置為相對于所述正相符號有-π/2的相移；或者，

在所述過零時隙傳輸的差分調制模式下，將所述幀同步信號配置為相對于所述正相符號有-π/2的相移；

在過零時隙傳輸的相關調制模式下，將所述幀同步信號配置為相對于所述正相符號有π/2的相移。

需要說明的是，此處旨在強調有兩種模式：差分調制模式和相關調制模式，根據這兩種模式有兩個配置的情況，第一種情況是：差分調制模式中幀同步信號與正相符號相位差為+π/2；則相關調制模式中幀同步信號與正相符號相位差為-π/2；第二種情況是：差分調制模式中幀同步信號與正相符號相位差為-π/2；相關調制模式中幀同步信號與正相符號相位差為+π/2。

優(yōu)選的，所述傳輸方法中：在非連續(xù)傳輸方式下，所述數據包為過零時隙數據包段，

在過零時隙傳輸的差分調制模式傳輸時，第一個過零傳輸時隙數據包由所述前導序列和1個fch符號組成，其中；

所述前導序列由8個正相符號和1.5個幀同步符號組成。

優(yōu)選的，所述傳輸方法中：

在過零時隙傳輸的差分調制模式傳輸時，第一個過零傳輸時隙數 據包在過零時刻后4.75±0.1ms時刻點開始發(fā)送，后續(xù)的過零傳輸時隙數據包由一個相位參考符號和3個ofdm符號組成，其中，

相鄰過零傳輸時隙數據包之間的空閑間隔為6.95ms。

優(yōu)選的，所述傳輸方法中：

在過零時隙傳輸的差分調制模式傳輸時，所述相位參考符號由采樣頻率fs為400khz、采樣點為130的加cp和256采樣點的正相符號組成。

優(yōu)選的，所述傳輸方法中：

在過零時隙傳輸的差分調制模式傳輸時，每個過零傳輸時隙數據包中的首個所述ofdm符號的dbpsk調制采用所述正相符號的相位作為參考相位，后面的所述過零傳輸時隙數據包段中的所述ofdm符號的子載波以前一個所述ofdm符號的子載波相位作為參考相位。

優(yōu)選的，所述傳輸方法中：

在g3-plc基礎上的過零相關傳輸模式傳輸時，第一個過零傳輸時隙數據包由一個所述前導序列和1個fch符號組成，其中，

所述前導序列由8個所述正相信號和1.5個所述幀同步符號組成。

優(yōu)選的，所述傳輸方法中：

在g3-plc基礎上的過零相關傳輸模式傳輸時，第一個過零傳輸時隙數據包段在過零時刻后4.75±0.1ms時刻點開始發(fā)送，后續(xù)的所述過零傳輸時隙數據包段將由4個ofdm符號組成，并且；

兩個所述相鄰過零傳輸時隙數據包之間的空閑間隔為6.95ms，每個所述過零傳輸時隙數據包段為3.05ms長。

優(yōu)選的，所述傳輸方法中：

在g3-plc基礎上的過零相關傳輸模式傳輸時，每個過零傳輸時隙數據包段的第1個所述ofdm符號包括130個采樣點的循環(huán)前綴，其余所述ofdm符號采用30個采樣點的cp，22個采樣點的保護間隔，8個采樣點的重疊加窗部分，采樣頻率為400khz。

優(yōu)選的，所述傳輸方法中：

在基于itug.9902基礎上的過零相關傳輸模式傳輸時，第一個過零傳輸時隙數據包段由一個所述前導序列和1個fch符號組成，其中，

所述前導序列由8個所述正相信號和1.5個所述幀同步符號組成。

優(yōu)選的，所述傳輸方法中：

在基于itug.9902基礎上的過零相關傳輸模式傳輸時，第一個過零傳輸時隙數據包段在過零時刻后4.72±0.1ms時刻點開始發(fā)送，以及

后續(xù)的所述過零傳輸時隙的數據包段將由4個ofdm符號組成，其中，

兩個所述相鄰過零傳輸時隙數據包之間的空閑間隔為7.0ms，每個所述過零傳輸時隙數據包段長為3ms。

優(yōu)選的，所述傳輸方法中：

在基于itug.9902基礎上的過零相關傳輸模式通訊時，每個所述過零傳輸時隙數據包段的第一個所述ofdm符號采用104個采樣點的循環(huán)前綴，其余所述ofdm符號采用32個采樣點的cp，24個采 樣點的保護間隔，8個采樣點的重疊加窗部分，采樣頻率400khz。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明提出了基于g3-plc和itug.9902標準的工頻過零差分(非連續(xù))傳輸方案和工頻過零相干(非連續(xù))傳輸方案，從而使原有的連續(xù)傳輸模式下的g3-plc和g.9902標準能無縫地銜接或擴展到工頻同步的非連續(xù)傳輸模式上去，而且可以與原有標準同存和互操作(兼容)。在電力線載波通信中，主要的噪聲和干擾源是與工頻同步的脈沖性干擾，如：節(jié)能燈，開關電源，電磁爐等，脈沖的占空比在10-50％左右，噪聲的鋒值多數出現在工頻正、負峰值附近。所以，在工頻交流過零點附近，各種干擾與噪聲相對比較小，信道環(huán)境更干凈，更適合數據傳輸，因此，在支持通常連續(xù)發(fā)送模式之外，只在工頻過零點附近傳輸信號，其他時段不傳輸。過零通信模式對發(fā)送節(jié)點的電源功率輸出要求較低，可降低電源器件的成本，同時，間歇性發(fā)送的載波信號可有效避免漏電保護開關誤跳閘。

附圖說明

圖1為本發(fā)明差分過零模式的示意圖；

圖2為本發(fā)明與g3-plc兼容的相關過零模式的示意圖；

圖3為本發(fā)明與itug.9902兼容的相關過零模式的示意圖。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，下述技術方案，技術特征之間可以相互組合。

下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步的說明：

一種基于ofdm電力線通信的傳輸方法，基于電力線通信系統(tǒng)中的電力線進行ofdm通信，所述傳輸方法包括：

于任意一段時間內，利用所述電力線進行數據包的連續(xù)發(fā)送或非連續(xù)發(fā)送；

其中，進行所述非連續(xù)發(fā)送時，于所述電力線上傳輸電力線工頻的過零時隙進行所述數據包的傳輸。本發(fā)明中所述的過零時隙可以為一個時間段，通常略小于三分之一交流電(ac)半周期(如：對50hz工頻，小于0.33ms)，即在零點附近的時候發(fā)送所述數據包，時隙的具體時間可以根據實際情況進行設定。

本發(fā)明一個較佳的實施例中，所述選擇方法中：

一電力線的接收端根據所述傳輸數據包中前導序列符號和用于幀同步的信號之間的相位差，判斷所述數據包為連續(xù)發(fā)送、非連續(xù)發(fā)送，或其他傳輸模式。

默認的，itug.9902或g3-plc(itug.9903)采用所述的連續(xù)發(fā)送模式，其幀同步信號與前導序列符號的相差為π(反相)；

本發(fā)明一個較佳的實施例中，所述非連續(xù)發(fā)送的傳輸模式包括：過零時隙傳輸的差分調制模式和過零時隙傳輸的相關調制模式，其中，

在所述過零時隙傳輸的差分調制模式下，將幀同步信號設為相對于前導正相符號有π/2的相差；

在過零時隙傳輸的相關調制模式下，將所述幀同步信號設為相對 于所述正相符號有-π/2的相移?；蛘?，

在所述過零時隙傳輸的差分調制模式下，將所述幀同步信號配置為相對于所述正相符號有-π/2的相移；

在過零時隙傳輸的相關調制模式下，將所述幀同步信號配置為相對于所述正相符號有π/2的相移。

本發(fā)明一個較佳的實施例中，所述選擇方法中：在非連續(xù)傳輸方式下，所述數據包為過零時隙數據包段，

在過零時隙傳輸的差分調制模式傳輸時，第一個過零傳輸時隙數據包由所述前導序列和1個fch符號即：幀控制頭符號(framecontrolheader，fch)組成，其中；

所述前導序列由8個正相前導符號和1.5個幀同步符號組成。

本發(fā)明一個較佳的實施例中，所述選擇方法中：

在過零時隙傳輸的差分調制模式傳輸時，第一個過零傳輸時隙數據包在過零時刻后4.75±0.1ms時刻點開始發(fā)送，后續(xù)的過零傳輸時隙數據包由一個相位參考符號和3個ofdm符號組成，其中，

兩個相鄰過零傳輸時隙數據包之間的空閑間隔為6.95ms。

本發(fā)明一個較佳的實施例中，所述選擇方法中：

在過零時隙傳輸的差分調制模式傳輸時，所述相位參考符號由采樣頻率fs為400khz、采樣點為130個的加循環(huán)前綴(cyclicprefix，cp)和256個采樣點的正相符號組成。

本發(fā)明一個較佳的實施例中，所述選擇方法中：

在過零時隙傳輸的差分調制模式傳輸時，每個過零傳輸時隙數據 包中的首個所述ofdm符號的dbpsk調制采用所述正相符號的相位作為參考相位，后續(xù)的所述過零傳輸時隙數據包段中的所述ofdm符號的子載波以前一個所述ofdm符號的子載波相位作為參考相位。

本發(fā)明一個較佳的實施例中，所述選擇方法中：

在g3-plc基礎上的過零相關傳輸模式傳輸時，第一個過零傳輸時隙數據包由一個所述前導序列和1個fch符號組成，其中，

所述前導序列由8個所述正相信號和1.5個所述幀同步信號組成。

本發(fā)明一個較佳的實施例中，所述選擇方法中：

在g3-plc基礎上的過零相關傳輸模式傳輸時，第一個過零傳輸時隙數據包段在過零時刻后4.75±0.1ms時刻點開始發(fā)送，后續(xù)的所述過零傳輸時隙數據包段將由4個ofdm符號組成，并且；

兩個所述相鄰過零傳輸時隙數據包之間的空閑間隔為6.95ms，每個所述過零傳輸時隙數據包段為3.05ms長。

本發(fā)明一個較佳的實施例中，所述選擇方法中：

在g3-plc基礎上的過零相關傳輸模式傳輸時，每個過零傳輸時隙數據包段的第1個所述ofdm符號包括130個采樣點的循環(huán)前綴，其余所述ofdm符號采用原有g3-plc的ofdm符號組成結構，即：30個采樣點的cp，22個采樣點的保護間隔，8個采樣點的重疊加窗部分。上述范例中所有的采樣點是基于采樣頻率fs＝400khz。

本發(fā)明一個較佳的實施例中，所述選擇方法中：

在基于itug.9902基礎上的過零相關傳輸模式傳輸時，第一個過零傳輸時隙數據包段由一個所述前導序列和1個fch符號組成，其 中，

所述前導序列由8個所述正相符號和1.5個所述幀同步符號組成。

本發(fā)明一個較佳的實施例中，所述選擇方法中：

在基于itug.9902基礎上的過零相關傳輸模式傳輸時，第一個過零傳輸時隙數據包段在過零時刻后4.72±0.1ms時刻點開始發(fā)送，以及

后續(xù)的所述過零傳輸時隙的數據包段將由4個ofdm符號組成，其中，

兩個所述相鄰過零傳輸時隙數據包之間的空閑間隔為7.0ms，每個所述過零傳輸時隙數據包段長為3ms。

本發(fā)明一個較佳的實施例中，所述選擇方法中：

在基于itug.9902基礎上的過零相關傳輸模式通訊時，每個所述過零傳輸時隙數據包段的第一個所述ofdm符號采用104個采樣點的循環(huán)前綴，其余所述ofdm符號采用原有g.9902的ofdm符號組成結構，即：32個采樣點的cp，24個采樣點的保護間隔，8個采樣點的重疊加窗部分，上述范例中所有的采樣點是基于采樣頻率fs＝400khz。

g3-plc和itug.9902的ofdm參數是根據cenelec頻段(小于150khz)定義的，所述的ofdm可以通過上變頻技術把工作頻段搬移到150khz到500khz頻段。假設搬移頻率為fus，其值必須為子載波間隔的整數倍：

fus＝m*fsc

其中fsc為ofdm子載波間隔，m為整數，且大于m大于n/2，n為fft長度。

國際上已發(fā)布的低壓低頻窄帶電力線載波通信(ofdm)標準，如：itug.9902，itug.9903(g3-plc)，以及itug.9904(prime)，都沒有提及工頻同步發(fā)送方式，或工頻過零非連續(xù)發(fā)送方式。本實施例提出一種能在現有國際標準，如：g3-plc,itug.9902，基礎上自動切換到本實施例提出的工頻過零非連續(xù)發(fā)送模式的方法，從而實現可選的過零通信模式，而且不影響原有的默認連續(xù)發(fā)送通信模式。

在itug.9903(g3-plc)和itug.9902中，前導序列(preamble)主要由p個syncp和q個syncm(幀同步符號)組成，即連續(xù)的傳輸模式syncm(反相符號)＝-syncp(正相符號)，即syncm的子載波相對于syncp有180度的相位差。如在g3-plc標準，p＝8,q＝1.5。前導符號串(前導序列)為接收端提供符號同步、agc、信道估計和均衡等功能。幀同步符號(syncm)主要用來提供幀同步功能。g3-plc中的前導序列主要由8個syncp和1.5個syncm的ofdm符號組成，syncp主要用來agc調整、符號同步、信道估計和初始參考相位的估計。

為了做到與原來標準兼容，本實施例提出了對于連續(xù)傳輸模式保留syncm＝-syncp；對于過零時隙傳輸的差分調制模式，提出幀同步符號syncm相對syncp有一個π/2的相移；對于過零時隙傳輸的相關調制模式，幀同步符號syncm相對syncp有一個(-π/2)的相移。在接收端，利用syncm和syncp的相位差來識別不同傳輸模式和幀同步。優(yōu)選的，過零時隙傳輸模式下的前導符號(syncp和syncm)發(fā)送功率相對數據符號高一點，如3db，以保證syncm 檢測的可靠性。

實施例一

本實施例提供了一種在g3-plc(itug.9903)基礎上的過零差分傳輸模式，由于在工頻過零時刻的噪聲相比較小，故可以在過零處發(fā)送數據，這樣可以有效提高信號的質量。差分過零模式以工頻的半周期10ms為單位(假設50hz交流電)，分別在每個過零時刻發(fā)送數據，其發(fā)送方式如圖1所示。在差分過零傳輸模式通訊時，第一個數據包段由前導序列(preamble)和1個fch符號組成，其preamble由8個syncp和1.5個syncm組成，其中幀同步符號syncm的所有子載波的相位相對于symp旋轉了90度。為了保證后續(xù)數據包段與工頻過零同步發(fā)送，第一個數據包段必須在過零時刻后4.75±0.1ms時刻點開始發(fā)送，所有接下來的過零傳輸時隙的數據包段將由一個相位參考符號和3個ofdm符號組成，而兩個過零時隙數據包之間的空閑間隔為6.95ms。相位參考符號由cp的(130采樣點，fs＝400khz)和syncp(256采樣點)組成。

對于每個過零數據包中的首個ofdm符號(包括fch符號和數據)，它的dbpsk(differentialbinaryphaseshiftkeying)調制使用syncp的相位作為參考相位，后面符號的子載波以前一個符號的子載波相位作為參考相位。需要指出的是，dbpsk的參考相位符號可以是syncp，syncm，或其他ofdm符號。

實施例二

本實施例提供了一種在g3-plc基礎上的過零相關傳輸模式，本實施例在相關過零傳輸模式通訊時，如圖2所示，第一個數據包段由一個前導序列(preamble)和1個fch符號組成，其preamble由8個syncp和1.5個syncm組成，其中syncm的所有子載波的相位相對于symp旋轉了-90度。為了保證后續(xù)數據包段(burst)與工頻過零同步發(fā)送，第一個數據包段(過零傳輸時隙的數據包段)必須在過零時刻后4.75±0.1ms時刻點開始發(fā)送，所有接下來的過零傳輸時隙的數據包段將由4個ofdm符號組成，而兩個過零時隙數據包(過零傳輸時隙的數據包)之間的空閑間隔為6.95ms(等效于10個ofdm符號)，每個數據包段為3.05ms長。每個過零數據包段(過零傳輸時隙的數據包段)的第一個ofdm符號采用相對長一些的循環(huán)前綴(cp)＝130采樣點，以有利于過零傳輸包的再同步以及過零同步信號的誤差。其余三個ofdm符號采用itug.9902的ofdm參數：cp＝30，保護間隔22，重疊加窗部分為8個采樣點(例如傳輸頻率fs可以是400khz)。對于每個過零數據包段(過零傳輸時隙的數據包段)中ofdm符號，其調制方式和導頻插入方式可參照g3-plc,或自定義。上述實施例中所有的采樣點是基于采樣頻率fs＝400khz。

實施例三

本實施例提供了一種在itug.9902基礎上的過零相關傳輸模式，同實施例二的基于g3-plc的相關過零傳輸一樣，如圖3所示，第一個數據包段由一個前導序列(preamble)和1個fch符號組成，其preamble由8(也可以增到，如：8+4＝12)個syncp和1.5個syncm組成，其中幀同步syncm的所有子載波的相位相對于symp旋轉 了-90度。為了保證后續(xù)數據包段(burst)與工頻過零同步發(fā)送，第一個數據包段必須在過零時刻后4.72±0.1ms時刻點開始發(fā)送，所有接下來的過零傳輸時隙的數據包段將由4個ofdm符號組成，而兩個過零時隙數據包之間的空閑間隔為7.0ms(等效于10個ofdm符號)，每個數據包段為3ms長。每個過零數據包段的第一個ofdm符號采用相對長一些的循環(huán)前綴cp＝104采樣點，以有利于過零傳輸包的再同步以及過零同步信號的誤差。其余三個ofdm符號采用itug.9902的ofdm參數：cp＝32，保護間隔24，重疊加窗部分為8個采樣點，例如：fs＝400khz。對于每個過零數據包段中ofdm符號，其調制方式和導頻插入方式可參照itug.9902或自定義。

本發(fā)明提出一種可以與g3-plc(itug.9903)或g.9902連續(xù)發(fā)送模式兼容，并可以擴展到支持工頻過零(非連續(xù))模式的自動切換機制；過零傳輸模式自動切換原理是基于調制itug.9902/9903中的syncm相對與幀同步符號symcp的相位差來判斷后續(xù)數據包的傳輸模式?，F有國際標準中的syncm＝-syncp，本發(fā)明提出用正負90度的相位差來分別區(qū)分可選的傳輸模式是差分過零傳輸模式還是相關過零傳輸模式，或任意其他傳輸模式。

綜上所述，本發(fā)明提出了基于g3-plc和itug.9902標準的工頻過零差分(非連續(xù))傳輸方案和工頻過零相關(非連續(xù))傳輸方案。在電力線載波通信中，主要的噪聲和干擾源是與工頻同步的脈沖性干擾，如：節(jié)能燈，開關電源，電磁爐等，脈沖的占空比在10-50％左右，噪聲的鋒值多數出現在工頻正、負峰值附近。所以，在工頻交流 過零點附近，各種干擾與噪聲相對比較小，信道環(huán)境更干凈，更適合數據傳輸，因此，在支持通常連續(xù)發(fā)送模式之外，只在工頻過零點附近傳輸信號，其他時段不傳輸。過零通信模式對發(fā)送節(jié)點的電源功率輸出要求較低，可降低電源器件的成本，同時，間歇性發(fā)送的載波信號可有效避免漏電保護開關誤跳閘。

通過說明和附圖，給出了具體實施方式的特定結構的典型實施例，基于本發(fā)明精神，還可作其他的轉換。盡管上述發(fā)明提出了現有的較佳實施例，然而，這些內容并不作為局限。

對于本領域的技術人員而言，閱讀上述說明后，各種變化和修正無疑將顯而易見。因此，所附的權利要求書應看作是涵蓋本發(fā)明的真實意圖和范圍的全部變化和修正。在權利要求書范圍內任何和所有等價的范圍與內容，都應認為仍屬本發(fā)明的意圖和范圍內。