一种基于时隙传输的ofdm电力线载波通信方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及数字和模拟信息传输技术领域，特别涉及一种基于时隙传输的OFDM 电力线载波通信方法。
【背景技术】
[0002] 电力线通信（Power Line Communication，PLC)是指利用电力线作为媒体实现数 据传输的一种通信技术。由于电力线是最普及、覆盖范围最为广阔的一种物理媒体，利用电 力线等媒体传输数据信息，可以降低运营成本、减少构建新的通信网络的支出，因此电力线 通信技术正成为信息技术发展的热点。
[0003] 电力线载波通信的工作频率远大于电网的工频信号50Hz或60Hz，这样的高频信 号可以与电能同时在电力线里传输，因此，可以充分利用现有的低压配电网络基础设施，无 需任何布线，是一种"No New Wires"技术，节约了资源，同时也节省了人力，节约了线缆投 资，加快了网络开通时间。特别是电力线载波通信系统可应用在自动抄表（AMR)、远程投/ 切开关、能量/负荷管理、设备监视和断电告警等领域，能够极大提高电网的安全性和可靠 性，改善服务质量和经济效益。
[0004] 然而，由于电力线本身并不是为了通信而设计的，其电力线环境非常恶劣，存在各 种噪声，（包括背景噪声、脉冲噪声），各种杂波干扰（某个频率，无规律，不可预测），各种 脉冲干扰（无规律，不可预测）以及严重的时变衰减，因此，电力线信道并不是十分合适的 通信媒介。
[0005] 正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,缩写为0FDM)是 一种特殊的多载波信号调制方法，该技术的显著优势是能够有效的对抗频率选择性衰落， 且与传统并行数据传输相比频谱利用率高。OFDM已经成功应用在无线通信领域，且取得了 良好的效果。国外对电力线通信技术研究已经很久，制定了一些标准（例如Prime标准、 ERDF G3标准），将OFDM引入电力线通信，然而，经过一系列的实地测试表明，该OFDM技术 或产品应用在中国电力线上，效果并不太理想。
[0006]目前的很多电力线载波通信系统存在如下问题：
[0007] ?传输的可靠性差，抗干扰能力差，无法达到实时通信的需求；
[0008] ?成本非常高，给产业化的推广带来了制约。
[0009] ?功耗比较大。
[0010] 因此，针对国内电力线环境的特性以及市场的需求，在充分研究电力线特点的基 础上，本发明提出了基于时隙传输的OFDM电力线载波通信方法，并结合先进的组网和路由 算法，为恶劣电力线环境下的数据传输提供了可靠的保证，并有效地降低了系统的功耗。
【发明内容】
[0011] 本发明一方面为了应对电力线环境各种干扰的挑战，另一方面为了降低系统的功 耗，同时也是为了灵活应对各种电力线应用场景和各种业务的应用需求，提出了一种基于 时隙传输的OFDM电力线载波通信方法，所述方法包括：
[0012] 步骤A :定义媒体接入（MAC)帧周期长度；
[0013] 步骤B :在电力线物理信道上，定义MAC帧周期的起始点，将MAC帧周期划分为多 个时隙，同时标记各个时隙的序号；
[0014] 步骤C :定义多个逻辑通道，并标记各个通道的序号；
[0015] 步骤D :系统统一规划时隙的分配以及时隙的使用方法，将各个时隙分配给相应 的逻辑通道；
[0016] 步骤E :建立系统的收发时间同步；
[0017] 步骤F :利用离散快速傅立叶反变换（IFFT)，生成OFDM符号数据；
[0018] 步骤G :系统节点根据各自的逻辑通道时隙分配情况，在相应的逻辑通道上开展 OFDM符号数据的发送和接收；
[0019] 其中，所述步骤A具体还包括：
[0020] MAC帧周期长度可以综合考虑电力线工频周期特性以及OFDM符号长度等因素加 以确定。
[0021 ] 其中，所述步骤B具体包括：
[0022] MAC帧周期的起始点可以利用电力线工频特性来确定，以方便收发端的收发同 步；
[0023] 基于MAC帧周期的时隙划分，可以根据实际应用需求、功能需求、OFDM符号长度以 及定时误差等因素来综合考虑。
[0024] 其中，所述步骤C具体包括：
[0025] 逻辑通道的划分可以主要参考实际传输业务的需求加以确定。
[0026] 其中，所述步骤D具体包括：
[0027] 时隙的分配以及时隙的使用方法，可以根据设计要求和设计需求以及应用场景等 因素来加以确定。
[0028] 一个逻辑通道可以由一个或者连续两个或者连续多个时隙构成；
[0029] 其中，所述步骤E还包括：
[0030] 系统收发时间同步的确定，可以基于电力线特有的过零特性和三相120度相位差 特性，也可以利用发送端发送时间信标的方式来建立；
[0031] 其中，所述步骤F还包括：
[0032] 生成OFDM符号的IFFT点数以及子载波间隔可以由系统根据系统带宽、多径时延 扩展以及系统复杂度等因素加以考虑确定；
[0033] 其中，所述步骤G还包括：
[0034] 根据时隙大小和OFDM符号长度，一个时隙可以传输一个或者多个OFDM符号数 据；
[0035] 其中，所述方法支持上下行同时通信的双工通信模式。
[0036] 本发明一方面可以充分利用电力线的特点来设计传输时隙以及传输逻辑通道，并 灵活避开电力线高干扰和高噪声时段，另一方面可以针对时隙和逻辑通道进行灵活的分 配，以满足各种不同业务的需求，并确保收发端仅仅工作在相应的时隙和逻辑通道上，而在 其他时隙和逻辑通道停止工作，进而有效地降低系统的功耗。理论分析和实验证明，本发明 所提出的方法灵活、可靠，实现功耗低。
【附图说明】
[0037] 图1是本发明一种具体实施例的OFDM电力线载波通信方法的流程图；
[0038] 图2是本发明实施例中MAC帧周期的设定、时隙和逻辑通道分配第一实施例示意 图；
[0039] 图3是本发明实施例中系统实现精确同步的方法示意图；
[0040] 图4是本发明实施例中OFDM符号生成示意图；
[0041] 图5是本发明实施例中MAC帧周期的设定、时隙和逻辑通道分配第二实施例示意 图；
【具体实施方式】
[0042] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方 式作进一步地详细描述。
[0043] 如图1所示，本发明【具体实施方式】所提供的一种基于时隙传输的OFDM电力线载波 通?目方法。
[0044] 本实施例中采用的OFDM系统参数定义如下表所示：
[0045] 表1 OFDM电力线载波通信系统参数
[0046]
[0047] 本优选实施例具体包括以下步骤：
[0048] 步骤Sl :定义媒体接入（MC)帧周期长度；MC帧周期长度可以综合考虑电力线 工频周期特性以及OFDM符号长度等因素加以确定。图2是本发明实施例中MAC帧周期设定 的实施例第一示意图，该图中将MAC帧周期设置为1个电力线工频周期，对应于50Hz/60Hz 工频周期分别为20ms/16. 66ms ;
[0049] 步骤S2 :在电力线物理信道上，定义MAC帧周期的起始点，将MAC帧周期划分为多 个时隙，同时标记各个时隙的序号；
[0050] MAC帧周期的起始点可以利用电力线工频特性来确定，以方便收发端的收发同步。 在本实施例中，如图2所示，将MC帧周期的起始点定义为电力线过零点提前1/12工频周 期位置处，并将每个MAC帧周期划分为6个时隙，标号为时隙1，时隙2，…，时隙6。因此， 对应于50Hz/60Hz工频周期，每个时隙的长度分别为3. 33ms/2. 78ms。
[0051