一種基于ofdm技術的電力線通信系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及多載波調(diào)制(MCM)中的正交頻分復用(OFDM)技術，尤其是一種基于正交頻分復用技術的電力線通信系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]電力線通信系統(tǒng)是通過把要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)調(diào)制到50Hz或者60Hz的工頻電力線上，利用電力線為傳輸介質(zhì)來實現(xiàn)通信。電力線網(wǎng)絡具有組網(wǎng)快、投資少等優(yōu)點，在智能抄表、工業(yè)控制、智能樓宇及路燈控制等領域有著廣闊的運用前景。但是由于電力線網(wǎng)絡拓撲結構復雜，負載時變性強，工作環(huán)境不穩(wěn)定等因素，使得電力線的干擾很強，多徑效應強，衰減大等不利于傳輸?shù)纫蛩兀虼藢d波通信提出了更高的要求。
[0003]OFDM技術采用多載波調(diào)制(MCM)，將信息流分成若干個并行數(shù)據(jù)流，然后將數(shù)據(jù)流調(diào)制到相互正交的單個子載波上進行傳輸。OFDM各個子載波間相互正交，提高了頻譜利用率。同時OFDM技術中引入的循環(huán)前綴，可以有效減小由于多徑引入碼間干擾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一 )要解決的技術問題
[0005]本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于OFDM技術的電力線通信系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有電力線通信中存在的干擾強，多徑效應強，衰減大等問題。
[0006]( 二)技術方案
[0007]為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種基于OFDM技術的電力線通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括發(fā)送端、接收端和系統(tǒng)控制端，其中:發(fā)送端根據(jù)系統(tǒng)控制端提供的配置信息，構成一個用于傳輸相關配置的幀頭數(shù)據(jù)包，發(fā)送時首先發(fā)送幀頭數(shù)據(jù)包，然后發(fā)送真實數(shù)據(jù)包；接收端在系統(tǒng)控制端的控制下首先對幀頭數(shù)據(jù)包進行接收，并從幀頭數(shù)據(jù)包中解析出發(fā)送時的配置信息，然后根據(jù)解析出的這些信息對真實數(shù)據(jù)包進行接收，實現(xiàn)自適應的接收不同速率的傳輸數(shù)據(jù)。
[0008]上述方案中，所述發(fā)送端包括依次連接的TX BUFF模塊201、發(fā)送FEC模塊202、調(diào)制模塊203、OFDM成幀模塊204和發(fā)送濾波器模塊205，其中:TX BUFF模塊201，用于存放原始待發(fā)送數(shù)據(jù)，在發(fā)送過程中根據(jù)待發(fā)送的真實數(shù)據(jù)包生成CRC校驗碼并添加到真實數(shù)據(jù)包之后；發(fā)送FEC模塊202，用于對待發(fā)送的真實數(shù)據(jù)包進行信道編碼、交織和加擾處理；調(diào)制模塊203，用于對加擾后的數(shù)據(jù)進行調(diào)制；0FDM成幀模塊204，用于對調(diào)制后的數(shù)據(jù)進行成幀處理；發(fā)送濾波器模塊205，用于對依次輸入的前導數(shù)據(jù)和OFDM成幀后的數(shù)據(jù)進行濾波處理，然后輸出給模擬前段(AFE)，最后通過變壓器耦合到電力線上的信道完成發(fā)送操作。
[0009]上述方案中，所述發(fā)送FEC模塊202包括塊交織及RS編碼器301、卷積編碼模塊302,BIT交織器303和加擾電路304，其中:真實數(shù)據(jù)包和CRC校驗碼按照每N個比特(bit)構成一個字按列寫入塊交織及RS編碼器301，塊交織及RS編碼器301按行對寫入的真實數(shù)據(jù)包和CRC校驗碼進行RS編碼，然后將幀頭數(shù)據(jù)和RS編碼后的數(shù)據(jù)依次送入卷積編碼模塊302，卷積編碼模塊302對幀頭數(shù)據(jù)和RS編碼后的數(shù)據(jù)進行卷積編碼，卷積編碼后的數(shù)據(jù)被送入BIT交織器303進行BIT交織，BIT交織后的數(shù)據(jù)被送入加擾電路304進行加擾處理。
[0010]上述方案中，所述調(diào)制模塊203將加擾后的數(shù)據(jù)根據(jù)配置的調(diào)制模式映射到星座圖，經(jīng)過調(diào)制后的數(shù)據(jù)變成IQ兩路信號。所述配置的調(diào)制模式為BPSK、QPSK以及16QAM，在調(diào)制模式為BPSK時，O映射成(181，181)，I映射成(-181，-181)。
[0011 ] 上述方案中，所述OFDM成幀模塊204包括OFDM符號映射模塊401、時域擴頻電路402、IFFT模塊403和加擾CP模塊404，其中:0FDM符號映射模塊401將數(shù)據(jù)子載波和導頻子載波映射到有效子載波上，通過時域擴頻電路402對映射后的子載波在有效子載波內(nèi)進行循環(huán)移位實現(xiàn)時域擴頻，擴頻后的數(shù)據(jù)送入IFFT模塊403進行時域信號轉(zhuǎn)化(IFFT)運算以將數(shù)據(jù)從頻域轉(zhuǎn)化到時域，然后加擾CP模塊404將IFFT運算結果的最后48個數(shù)據(jù)添加到IFFT計算結果的前端構成循環(huán)前綴，進而構成OFDM符號輸出給發(fā)送濾波器模塊205。
[0012]上述方案中，所述接收端包括接收濾波器模塊501、AGC電路502、同步電路503、OFDM解幀模塊504、信道估計模塊505、解調(diào)模塊506、接收FEC模塊507和RX BUFF模塊508，其中:
[0013]收濾波器模塊501，用于對接收自電力線的模數(shù)轉(zhuǎn)化后的數(shù)據(jù)進行濾波處理，消除帶外噪聲，然后將濾波后的數(shù)據(jù)分別送入AGC電路502和同步電路503 ;
[0014]自動增益調(diào)整(AGC)電路502，用于計算目標能量和實際接收信號能量的誤差，根據(jù)計算的誤差調(diào)整模擬前段(AFE)部分放大器的增益，對接收信號進行自動增益閉環(huán)調(diào)整，使接收信號的能量和目標能量一致；
[0015]同步電路503，用于將本地前導數(shù)據(jù)與接收數(shù)據(jù)進行同步相關處理，根據(jù)相關結果找到FFT開窗位置，并且得到數(shù)據(jù)的發(fā)送模式是普通發(fā)送還是過零發(fā)送；
[0016]OFDM解幀模塊504，用于通過對接收OFDM符號內(nèi)有效子載波和發(fā)送端進行相反的循環(huán)移位得到對應的有效子載波的接收數(shù)據(jù)，并且根據(jù)計算的各個子載波的信道響應對信號進行補償，最終得到數(shù)據(jù)子載波和導頻子載波信息；
[0017]信道估計模塊505，用于根據(jù)提取出的導頻信息進行信道估計，計算出各個數(shù)據(jù)子載波對應的信道響應，并進行相應的信道補償；
[0018]解調(diào)模塊506，用于對接收的數(shù)據(jù)進行解調(diào)，解調(diào)后的數(shù)據(jù)送入接收FEC模塊507 ；
[0019]接收FEC模塊507，用于對接收的數(shù)據(jù)進行前向糾錯譯碼(FEC)，然后將數(shù)據(jù)輸出至 RX BUFF 模塊 508 ；
[0020]RX BUFF模塊508，用于存放接收FEC模塊507信道譯碼后的數(shù)據(jù)，并根據(jù)CRC的校驗結果判斷接收數(shù)據(jù)是否正確。
[0021]上述方案中，所述自動增益調(diào)整(AGC)電路502通過在給定窗寬內(nèi)計算信號的能量，把計算的能量和設置的理想能量相減得到實際能量和理想能量的誤差信號，把這個誤差信號進行環(huán)路濾波可以得到增益值，把這個增益送給AFE對信號進行放大，使得接收信號的能力和理想能量持平。
[0022]上述方案中，所述同步電路503通過計算給定窗寬的接收信號和本地前導信號的互相關結果，找出大于給定閾值的峰值點，通過峰值連續(xù)四個峰值點的間距是否滿足前導長度或者工頻過零點間距來判斷系統(tǒng)采用的時連續(xù)發(fā)送模式還是過零發(fā)送模式。
[0023]上述方案中，所述信道估計模塊505通過提取接收OFDM符號內(nèi)的導頻信號，并進行插值處理得出各個有效子載波的信道響應。
[0024]上述方案中，所述接收FEC模塊507對接收的數(shù)據(jù)進行前向糾錯譯碼(FEC)，包括對解調(diào)后的數(shù)據(jù)進行解交織、解卷積碼和解RS編碼。
[0025]上述方案中，所述RX BUFF模塊508包括接收數(shù)據(jù)緩存和接收數(shù)據(jù)CRC校驗電路，其中接收數(shù)據(jù)CRC校驗電路首先對接收的數(shù)據(jù)進行CRC校驗，檢查接收數(shù)據(jù)是否正確，最后將正確的數(shù)據(jù)寫入接收緩存RX BUFF模塊508中。
[0026]上述方案中，所述系統(tǒng)控制端用于對發(fā)送端與接收端之間的收發(fā)模式進行控制，包括收發(fā)速率模式控制、過零傳輸和非過零傳輸?shù)膫鬏斈Ｊ娇刂啤?br>[0027]上述方案中，所述系統(tǒng)控制端向發(fā)送端提供的配置信息至少包括數(shù)據(jù)傳輸速率、發(fā)送模式和發(fā)送字節(jié)長度。
[0028](三)有益效果
[0029]從上述技術方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0030]1、利用本發(fā)明，由于采用的多級AGC的結構，所以本裝置的接收機的鏈路增益能夠達到10db以上，提高了系統(tǒng)的靈敏度。
[0031]2、利用本發(fā)明，由于采用了靈活的前導模式，所以本裝置能夠?qū)^零傳輸和非過零傳輸實現(xiàn)自適應接收。
[0032]3、利用本發(fā)明，由于采用了 RS+卷積編解碼結構，所以本裝置的抗