专利名称：在受脉冲噪声影响的多相电力线上传输数字数据包的方法
技术领域：
本发明涉及在电力线上进行通信的方法，并且更具体地，涉及在受到与相电压同 步的脉冲噪声影响的多相电力线上传输数字数据包的方法。
背景技术：
电力线通信(PLC)是一项在过去的几年里受到研究机构相当多关注的有吸引力 的技术。由于发展电力线的最初目的并不是用于通信，电力线通信通常会在噪声环境中发 生，噪声环境会严重影响PLC网络的两点之间的数据传输。文献将出现在电力线上的噪声 归结为两类与交流(AC)电力线同步的和与交流(AC)电力线异步的。同步噪声由具有与 主电压同步的脉冲功率吸收的装置所产生。在文献中(例如，参见 A. Lasciandare, S. Garotta, F. Veroni, E. Saccani, L.Guerreri 禾口 D. Arrigo 的论文，"Experimental field trials of a utility AMR power linecommunication system analyzing channel effects and error correction methods (公共AMR电力线通信系统分析信道效应实验场试验以及误差校正方法)”， IEEEISPLC 2007，pp. 144-149，2007年3月)，在低压(LV)电力线网络中，已经考虑了配电 线路的最末配电级并且在ENEL仿真场中完成了大量的测试，目的在于使电力线媒介具有 用于自动抄表(AMR)应用的特性。在这个框架下，电力线信道用于数据集中器(作为主设 备)和电子仪表(从设备)之间的通信。上述论文给出的结论指出，在所考虑的频率下，超 过其它类型的噪声占主导的最重要的噪声是同步噪声。同步噪声发生器包括，但不限于，开 关电源(SMPS)、灯具镇流器以及功率因数校正(PFC)单元。在图1、图2以及图3中，示出了 50Hz三相系统中相1 (连续线)、相2 (点划线) 和相3(点线)之间的时间关系，以及上面提到的论文中强调的典型噪声分布。特别是，图 1表征了噪声与相1同步的情况；图2和图3考虑了噪声与不止一相电压同步的最坏情形。在图1中，噪声相应于相1正弦波的峰值集中且通过高斯分布来表示噪声强度，这 在本发明所致力于的应用中常常被观察到。在图2中，噪声与相1和相2同步。与相1的 峰值同步的噪声脉冲比与相2同步的噪声脉冲的强度大，而与相2同步的噪声脉冲是显著 的。显然，与相2的峰值同步的噪声比相1同步噪声大的情况也是可能的。图3示出了最 坏的情况的例子，其中噪声与所有的三相都同步。为了在噪声条件下获得良好的通信，通常在发送方侧弓I入冗余来保护有用的数据 信息。通过在传输中交错有用的数据来实现进一步的保护，特别用于防猝发噪声。如果编 码和交错都采用，则接收方通过去交错而使得突发的误差分散开并采用解码来校正被孤立 的误差，从而显著地改善通信的鲁棒性。然而，经常地，编码和交错对于获得较好的性能是不够的。特别是，在噪声条件下， 比如图1、图2和图3中所提到的那些噪声，并且尤其当噪声与不止一相同步时，由于最大可 能获得的误差分离被大大地降低，交叉复用器(interleave!·)的效力也降低了。结果，代码 的误差校正能力也不足以处理去交错数据来重建原始传输信息。而且，对于像AMR的应用中，要求非常小的芯片尺寸，这可能不允许使用最强大的编码方法，比如turbo编码，因为 他们会对整个芯片区域产生非常大的影响。本领域技术人员将会注意到，对于例如在美国使用的60Hz三相系统，也可以产生 类似于图1、图2和图3的附图。而且，在图1、图2和图3中，描述的是三相的相位相互相 差2π/3弧度的三相系统。显然，对于其它多相系统，比如两相之间相位相差π弧度的两 相系统或单相系统，也可以表现出类似的情况。
发明内容
考虑到前述背景技术，希望提供一种在受到与相电压同步的脉冲噪声影响的多相 电力线上传输长数据包的方法，所述长数据包是例如这样的数据包，该数据包的传输所花 费的时间比电力线上两个连续的噪声脉冲之间的间隔要长。已经发现了一种传输方法，其在受到与相电压同步的脉冲噪声影响的多相电力线 上以非常可靠的方式来传输长数字数据包。根据本方法，不使用非常复杂的编码方案，而是 从典型的电力线情况的知识出发，在没有与主信号同步的噪声之处传输有用信息。更具体地，确定已知的或估计的、多相电力线受脉冲噪声影响的持续时间的时间 间隔，并且在所述时间间隔期间传输虚拟数据，并在没有脉冲噪声的其它时间间隔期间传 输有用数据。根据本方法的备选实施例，在受到脉冲噪声影响的时间间隔期间，传输重复率比 在其它时间间隔期间大的码元，而不是虚拟数据。还披露了相应的从数据包接收有用数据 的方法。
图1是示出了噪声脉冲仅与三相系统中的一相电压同步的时序图。图2是示出了噪声脉冲与三相系统中的两相电压同步的时序图。图3是示出了噪声脉冲与三相系统中的所有三相电压都同步的时序图。图4是示出了传输数据包的示例性结构的示意图。图5是示出了噪声与一相电压同步的本发明实施例的时序图。图6是示出了噪声与两相电压同步的本发明另一个实施例的时序图。图7是示出了噪声与两相电压同步的本发明又一个实施例的时序图。图8是示出了噪声与三相电压同步的本发明再一个实施例的时序图。图9是示出了根据本发明特征的在接收方侧所执行的操作的流程图。
具体实施例方式本发明将参考50Hz三相电力线以及其中传输数据包的结构如图4所示的通信系 统来说明，当然同样的考虑加以必要的变化也适用于一般的多相电力线(其中供电电压具 有一般频率)以及根据不同的结构组织的数据包。参考图4，在有用的数据之前，先传输前同步码、独特字(UW)和传输模式。前同步 码和UW字段由接收方用于同步的目的。例如，前同步码用于码元同步，UW为特定的模式， 其通常具有良好的自动相关和交叉相关特性，其可用于帧同步，用于同步包括传输数据中的有用部分的码元的序列。传输模式字段包括这样的信息，其使接收方能够识别哪个传输 模式被用于有用的数据字段。通常可能被采用的可能的传输模式是所选的调制和编码的组 合。可能的调制的例子有频移键控(FSK)、M阶相移键控(M-PSK)，M阶差分PSK (M-DPSK)或 者正交幅度调制(QAM)。代码的例子有分组码和卷积码，它们中的每个都可能提供几种可用 的码速率。例如，我们可以参照这样的系统其采用M-DPSK调制，具有速率1/2卷积码以及 下面5种传输模式2-DPSK未编码、4-DPSK未编码、8-DPSK未编码、2-DPSK编码、4-DPSK编 码，这并不限制本发明的范围。本方法将被称为“抗同步噪声”传输模式。在说明性的实施例中，第六模式一一种 新颖的传输模式-被添加到之前刚刚提到的五种模式。在说明性的实施例中，这种新模式 基于2-DPSK编码调制。我们将随后的示例性实施例中的第六模式选择成基于2-DPSK编 码，仅仅是由于在所采用的模式中它是一种更鲁棒的传输模式。本领域技术人员可以理解 的是，这种选择不构成限制且其它的策略，比如根据吞吐量需求的策略也是可以的。为了更好地说明本发明的概念，假定前同步码和UW分别持续l/600s = 1. 67ms和 2/600s = 3. 33ms，而传输模式字段持续0. 5/600s = 0. 83ms。此外，对于所有传输模式，假 定有用数据字段的波特率(BR)为9600M-DPSK码元/秒。在图5中，示出了传输的实施例。描述了相1、相2和相3的50Hz的正弦波形， 以及与一相(相1)同步的噪声。在图5中，并不是要限制本发明的范围，通常假定传输出 现在相1上。发送方检测对应于相1正弦波正斜率的相1的过零点ZC，在本示例性图中 其出现在时间Os时。过零检测是传输初始化中的典型步骤，其被广泛应用并且，例如在标 准"Distribution automation using distributionline carrier systems-Lower layer profiles-The spread frequency shift keying(S_FSK)profile (米用配电线载体系统 的配电自动化-下层轮廓-扩展频移键控(S-FSK)轮廓)”(CEI/IEC 61334-5-1:2001， PP. 18-19)中被标准化，当然也可以假设在初始化传输时交叉通过任何其它水平。在过零检测之后，发送方启动计时器。计时器典型地由时钟计数器实现。利用该 计时器，发送方建立位置S，在位置S处传输可以开始并向电力线注入前同步码、UW、传输模 式以及有用的数据。如果可能，选择S以便前同步码、UW、传输模式字段在没有同步噪声出 现的区域中传输。根据本方法，对应于同步噪声脉冲串来传输虚拟码元。在所考虑的实施例中，虚拟 码元为虚拟2-PSK码元。由于该计时器，发送方知道相1的峰值相对于S位置的位置，因为 它知道S位置相对于过零ZC的位置。上面所述的过程是有效的，即使在噪声与不同于传输相的相同步时也是如此例 如，如果传输发生在相1上，且噪声与相2同步，发送方通过对相1进行过零检测，得知相1 峰值的位置并且结果是，也得知相2峰值的位置，并且可以相应地选择S位置。虚拟字段的持续时间D，或者等效地，虚拟码元的数目N(D)，例如基于测量结果来 确立或者可以保持为可编程的。在所考虑的实例中，噪声脉冲被认为持续l/600s = 1. 67ms 有效。考虑相1的正和负50Hz峰值，这个值意味着整个AC线路时间的1/6被同步噪声影 响。在所考虑的实例中，发送方在传输模式字段之后注入有用数据的P(S) =0个 2-DPSK编码的码元。因为由于码元率为9600波特，N(D) = BR · D = 9600 · 1/600 = 16，所以有用数据的该P(S)个编码码元后跟着N(D) = 16个虚拟2-PSK码元。这些虚拟码元 后跟着有用数据的K(D) = BR · 6/600-N(D) = 80个2-DPSK编码码元。该80个有用数据 的2-DPSK编码码元后再跟着16个虚拟2-PSK码元，而这16个虚拟2-PSK码元后又跟着有 用数据的另外80个2-DPSK编码码元。当所有与构成要传输的数据包的位有关的码元都已 经通过电力线被传送，这种周期性交替虚拟码元与有用数据码元的有规律过程终止，此后， 发送方从过零检测开始，重新开始随后要传送的数据包的传输过程。在说明性的实施例中，传输模式字段后立即跟着第一虚拟字段。然而，也可在传 输模式字段和第一虚拟字段之间插入P(S) > 0个数据码元例如，如果发送方选择S = 10. 5/600S = 17. 5ms，则在传输模式字段和第一虚拟字段之间插入P (S) = 8个数据码元。 还要注意的是，一般地，函数P(S)取决于噪声所同步的相，但是为了清楚起见并且由于我 们假定提前知道哪个相是有噪声的相，这种依赖关系并没有被明确。图6示出了根据另一个实施例的传输。像图2 —样描述了相1、相2和相3的50Hz 的正弦波，以及与两相(相1和相2)同步的噪声。并不是要限制本发明的范围，在图6中假 设，一般地，传输发生在相1上。像噪声与一相同步的情况一样，发送方采用过零检测(图 6中点ZC)和计时器来确定开始传输的位置S。如果可能，优选应当将S选择成使得前同步 码、UW、传输模式字段在没有同步噪声的区域中传输。在所考虑的实例中，没有噪声的区域 的最大范围是3/600s = 5ms,而前同步码、UW、传输模式字段持续3. 5/600s = 5. 83ms。因 此，在同步噪声区域中至少应当传送8个码元(9600 · 0. 5/600 = 8)。在图6中，已经选择 接受在存在与相2同步的噪声之处所传送的前同步码的前8个码元的恶化。显然，其它的 选择也是可能的，并且图7中报告了一个实例，其中16个UW码元经历与相1同步的噪声。参考图6，前同步码后是UW和传输模式字段。根据本发明的实施例，发送方对应 于与相1和相2电压峰值相关的噪声脉冲串注入虚拟码元，其前面是有用数据的P(S)个码 元。在所考虑的实例中P(S) =O0在图6中虚拟字段的持续时间Dl和D2对于相1和相2同步噪声是相同的且等于 l/600s = 1.67ms。本领域技术人员将理解，本发明不限于该特定的情形，并且也可以采用 两个不同的虚拟字段持续时间D1和D2。然而，为了清楚起见，采用了一个持续时间D 该选 择(采用守恒方程D = Hiax(DnDS2))被证明是易于实施的。在传输模式字段和P(S)个虚 拟码元之后，发送方发送一连串N(D1)个虚拟码元、K(D1, D2)个数据码元、N(D2)个虚拟码 元、K(D2，D1)个数据码元保持这种交替数据码元和虚拟码元的方式，直到与所要传送的数 据包有关的所有码元都被发送。在所考虑的实例中N(D1) = BR · D1 = 16个虚拟码元，N(D2) = BR · D2 = 16个虚 拟码元。为了使虚拟字段的中心位于同步噪声上，K(DnD2) =BR Uz^OO-N(D1)A-N(D2)/2 =16个数据码元以及K(D2，D1) = BR- VeOO-N(D2)^-N(D1)/2 = 48个数据码元。因此， 在传输模式字段后发送方发送一连串的16个虚拟2-PSK码元、16个数据2-DPSK编码码元、 16个2-PSK虚拟码元、48个数据2-DPSK编码码元保持这种交替数据码元和虚拟码元的方 式，直到与所要传送的数据包有关的所有码元都被发送。然后，以过零检测开始新数据包的 传送。在图7中的其它示例性实例中，在传输模式字段后，P (S) = 0个比特后跟着N(D2) =16个虚拟2-PSK码元、K(D2，D1) = 48个2-DPSK编码数据码元、N(D1) = 16个2-PSK虚拟码元、K(DpD2) = 16个2-DPSK编码数据码元，同样保持这种交替虚拟码元和数据码元的 方法，直到与所要传送的数据包有关的所有码元都被发送。在图8中，示出了根据又一个实施例的传输。如图3，描述了相1、相2、相3的50Hz 的正弦波形，以及与三相同步的噪声。在图8中，并不是要限制本发明的范围，假设传输发 生在相1上。像在第一和第二实施例中所描述的一样，发送方采用过零检测来确定通信开 始的位置S。如果可能，可选择S以使得前同步码、UW、传输模式在没有同步噪声的区域中 传输。否则，选择S以最小化同步噪声对所述字段的影响。在图8的实例中，噪声事件的有 效持续时间DpD2和D3假设对于所有的三相均相同，且等于l/600s = 1. 67ms。结果，由于 两个连续正弦峰值的距离是2/600s = 3. 33ms，无噪声的时间是2/600-1/600 = l/600s = 1.67ms。在图8中，已经选择在S= ll/600s = 18. 33ms开始传输。这样，前同步码的一半， Uff的一半和整个传输模式都在良好的区域内传输。根据本方法，发送方对应于与相1、相2和相3的正弦峰值相关的噪声脉冲串注入 虚拟码元，其前面是有用数据的P(S)个码元。在所考虑的实例中，在传输模式后，传送P(S) =O个数据码元。然后传送一连串的N(D1) = BR · D1个虚拟码元，K(D1, D2)个数据码元， N(D2) = BR · D2个虚拟码元，K (D2，D3)个数据码元，N(D3) = BR · D3个虚拟码元，K (D3，D1)个 数据码元，并且这种交替虚拟码元和数据码元的方式一直保持到与传送数据包有关的所有 码元都被发送。使虚拟字段的中心位于噪声事件上的数据码元字段的K(DyDm)长度的一种 选择是，对于所有的 i = 1,2,3 * floor (i/3) ,K(DiiDm) = BR ·2/600-N(Di)/2-N(Dm)/2, Ji 中fl00r(a)为a的整数部分。在说明性的实例中，对所有的i = l，2，3，N(Di)16 ；且对所有 的 i = 1,2,3, K(Di Dm) = 16;以及111= (i+1-3 * floor (i/3) 因此，16 个虚拟 2-PSK 码 元后是16个数据2-DPSK编码码元，其后又是16个2-PSK虚拟码元，以此类推。在图9中，示出了在本发明的上下文中通信接收方的流程。该流程在模拟前端 (AFE)已经详细地分析过所接收到的信号之后应用，该模拟前端除了其它模块之外，还包括 用于调整信号动态的放大器以及模-数转换器(ADC)。该流程的特征在于以下步骤i)使 用前同步码的接收来实现码元同步；ii)使用UW检测来获得帧同步。如果未发现UW，则接 收方将继续等待UW，直到最后它检测到UW或者产生了暂停信号；iii)在声明帧同步后，接 收方检测传输模式。在考虑的实例中，如果所检测的传输模式，比如为4-DPSK编码模式，则接收方采 用差分解调器来进行差分解调该4-DPSK码元并发送该差分解调器输出到软件输入软件输 出(SISO)去映射器(de-mapper)，该去映射器产生对数似然比(LLR)，该对数似然比被去交 错(如果在传输中出现交错的话)和软件输入Viterbi解码(但是也可用其它的解码方 法)以重建所述传送的比特。如果传输模式是异步噪声模式，则所接收的信号的解调像平 常一样，采用提前选择为异步噪声模式(在所考虑的实例中为2-DPSK编码模式)的基础的 传输模式进行，从所接收的码元丢弃虚拟2-PSK码元。参考第一实施例，采用图5中所示的传输，选择要丢弃的码元是直接的，假设接 收方和发送方共享下面的信息a)在传输模式字段和第一虚拟字段之间传输的有用数据 码元的数目P(S) ；b)虚拟字段的持续时间D，或者，等效地，周期性传输的虚拟码元的数目 N(D)。在说明性的实例中，接收方得知P(S) =0且N(D) =16。接收方已经知道相同相位 的两条AC线路峰值之间的距离，在所考虑的实例中，该距离为6/600s = 10ms。因为即使波特率已知，接收方也知道发送方在与AC线路的同一相有关的两个连续峰值之间的时间间 隙中在电力线信道上注入的码元的数目。在所考虑的实例中，这个数目为9600 · 10_2 = 96个码元。结果，根据N⑶=16， 接收方也可以推知在两个连续虚拟字段之间有用码元的数目。在考虑的实例中，这个数目 为K(D) = 96-N(D) = 96-16 = 80。因此，在接收方检测到传输模式为异步噪声模式之后， 知道在第一个虚拟字段之前发送P (S) =0个有用码元。结果，它继续丢弃连续的N(D)= 16个虚拟2-PSK码元，并解调连续的K(D) = 80个2-DPSK编码码元。然后，它再丢弃N(D) =16个虚拟2-PSK码元，且解调连续的K(D) =80个2-DPSK编码码元，并且这个有规律的 过程只有在所发送的数据包已经被完全接收到时才终止。作为另一个说明性的实例，假设S位置在S = 10. 5/600s = 17. 5ms，且具有相同的 虚拟字段持续时间D= 1/6008，这样意味着？(幻=8且N(D) = 16个码元。在这种情况 下，接收方在检测到传输模式为异步噪声模式后，如同在第一实例中那样，解调前P(S) = 8 个码元，然后丢弃连续的P (S) = 16个码元，解调连续的K(D) =80个码元等等。需要注意 的是，刚刚所作的所有推理与接收所发生的相位无关。参考第二实施例，采用图6中所示的传输，要丢弃的码元的选择是容易的，假设接 收方和发送方共享如下的信息a)在传输模式字段和第一虚拟字段之间传送的有用数据 码元的数目P(S) ；b)虚拟字段的持续时间D1和D2，或者，等效地，周期性传送的虚拟码元 的数目N(D1)和N(D2) ；c)在P(S)个码元后传输哪个虚拟字段，N(D1)还是_。即使在 N(D1) =N(D2)时，信息c)也是重要的。在使用图6所示传输的说明性实例中，P⑶=0，N(D1) = 16且N(D2) = 16。而 且，在P(S)后，传输的是N(D1)字段。结果接收方解调P(S) =0个数据码元且丢弃N(D1) =16个虚拟码元。在丢弃N(D1)个虚拟码元后，由于接收方知道相1的峰值和连续的相2 峰值之间的距离为2/600s = 3. 33ms，对应于9600 · 2/600 = 32个解调码元，它解调K (D1, D2) = 32^(0^/2^(D2)/2 = 16个数据码元。在解调这16个数据码元后，接收方丢弃N(D2) =16个虚拟码元。在丢弃N(D2)个虚拟码元后，由于接收方知道相2的峰值和连续的相1峰值之间 的距离为4/600s = 6. 66ms，对应于9600 · 4/600 = 64个解调码元，它解调K(D2，D1)= S^N(D2)A-N(D1)A = 48个数据码元。在解调该48个数据码元后，接收方丢弃N(D1)个虚 拟码元且继续该过程直至所有与所传送数据包有关的数据码元都被解调。在P(S)个码元 解调后，该过程基本上包括丢弃N(D1)个虚拟码元，解调K(D1; D2)个数据码元，丢弃N(D2) 个虚拟码元，解调K(D2J1)个数据码元，丢弃N(D1)个虚拟码元等。在图7所示的另一个说明性实例中，P(S) =OjN(D1) = 16且N(D2) = 16。而且，在 P(S)后，传送的是N(D2)字段。结果接收方解调P(S) =0个数据码元且丢弃N(D2) = 16个 虚拟码元。在丢弃N(D2)个虚拟码元后，由于接收方知道相2的峰值和连续的相1峰值之间 的距离为4/600s = 6. 66ms，对应于64个解调码元，它解调K (D2，D1) = 64-N (D2) /2_N (D1) /2 =48个数据码元。在解调该48个数据码元后，接收方丢弃N(D1) =16个虚拟码元。在丢 弃该N(D1)个码元后，由于接收方预先知道相1的峰值和连续的相2的峰值之间的距离为 2/600s = 3. 33ms，对应于 32 个解调码元，它解调 K(D^D2) = 32_晚)/2_N(D2)/2 = 16 个 数据码元。在解调这16个数据码元后，接收方丢弃N(D2)个虚拟码元且继续该过程，直到所有与所传送的数据包有关的数据码元都被接收到。参考另一个实施例，其使用图8中的传输，选择要丢弃码元相对简单，假设接收方 和发送方共享以下信息a)在传输模式字段和第一虚拟字段之间传输的有用数据码元的 数目P(S) ；b)虚拟字段的持续时间Di、D2*D3，或者，等效地，周期性传输的虚拟码元的数目 N(D1)^N(D2)和N(D3) ；c)在P(S)个数据码元后传输哪个虚拟字段，N(D1)、N(D2)还是N(D3)。 在该说明性的实例中，使用图8所示的传输，P(S) = OjN(D1) = 16,N(D2) = 16且N(D3)= 16。而且，在P(S)后，传输的是N(D1)字段。结果，接收方解调P(S) =0个数据码元且丢 弃N(D1) = 16个虚拟码元。在丢弃N(D1)个虚拟码元后，由于接收方知道相1的正弦峰值和连续的相2的正弦 峰值之间的距离为2/600s = 3. 33ms，对应于9600 · 2/600 = 32个解调码元，它解调K (D1, D2) = 32^(0^/2^(D2)/2 = 16个数据码元。在解调该K(D1;D2)个数据码元后，接收方丢 弃N(D2) = 16个虚拟码元。在丢弃该N(D2)个虚拟码元后，由于接收方知道相2的正弦峰 值和连续的相3的正弦峰值之间的距离为2/600s = 3. 33ms，对应于9600 · 2/600 = 32个 解调码元，它解调K(D2，D3) = 32-N(D2)/2-N(D3)/2 = 16个数据码元。在解调该K(D2，D3) 个数据码元后，接收方丢弃N(D3) = 16个虚拟码元。在丢弃该N(D3)个虚拟码元后，由于接 收方提前知道相3的正弦峰值和连续的相1的正弦峰值之间的距离为2/600s = 3. 33ms，对 应于 9600 · 2/600 = 32 个解调码元，它解调 K (D3，D1) = 32-N(Ds) ^-N(D1)/2 = 16 个数据 码元。在解调该K(DyD1)个数据码元后，接收方丢弃N(D1) = 16个虚拟码元且继续该过 程直至所有与所传送的数据包有关的数据码元都被接收到。在刚刚描述的实例中选择的参 数允许非常有规律的算法丢弃16个虚拟2-PSK码元，解调16个2-DPSK编码数据码元，丢 弃16个虚拟2-PSK码元，解调16个2-DPSK编码数据码元等。所选择的参数还允许避免共
孕fe息C) ο在本发明所有的实施例中，由于术语N(Di)表示要传输的虚拟码元的数目，因此为 其整数；然而，正如说明性实例中一样，得到N(Di)的乘积BI^DiF—定为整数。这个困难 很容易克服直接的方法包括例如，对乘积BR · Di进行向上取整。作为进一步的观察，即使对于噪声仅与一个相同步的，也可以采用第二实施例例 如，在不清楚两个通信节点之间的电力线信道时，或者在噪声有时与交流线路的一个相同 步而有时与两个相同步的混合情形中，这可能是有用的。基于类似的启发，即使对于噪声与 一个相或两个相同步的情况，也可以采用第三实施例。而且，在所有的实施例中，一旦已知P(S)、N(D)(或N(Di),当存在与超过一个相同 步的噪声时；这种情况下，知道P(S)字段之后是哪个N(Di)也是重要的，如前所述)的值， 传输开始点S可以从一个数据包到后续的数据包变化。显然，所允许的S的变化应当优选 确定以对应于噪声区域传输虚拟码元。虚拟码元的传输的一个备选方案可以是，在同步噪声区域内传输受很强保护的数 据码元字段。例如，在第三实施例的说明性实例中，可以采用码率为1/16的重复码，而不是 16个虚拟码元，即，同样的2-PSK数据码元重复16次。然而，本领域技术人员可知的是，这 种方法意味着，在接收方侧需要实施额外的解码机制，如果传输受强保护的数据码元所获 得的吞吐量优势不大的话，这是不期望的。
可能有几种变型。例如，在第一种变型中，N(D)(或者N(Di)，当噪声与超过一个相 同步时)个虚拟码元的序列相比于AC线路相位的峰值(噪声集中在该峰值)被不对称地 传输这是受到噪声自身分布不对称的事实的启发。本领域技术人员将会注意到，在发送方 和接收方之间共享对P(S)和N(D)参数(或者N(Di)，当噪声与不止一个相同步时；在这种 情况下，共享在P(S)字段后是哪个N(Di)也是很重要的)的了解，再次对于取得有效通信 是充分的。例如，一种意味着不对称的方法包括固定P(S) =P且使用计时器的间隔尺寸 (在所考虑的实施例中，在这个方向上一种好的选择可包括使用以十分之一 μ s步长计时 的计数器来作为计时器)改变S位置。根据另一个变型，P(S)和N(D)参数(或者N(Di),当噪声与不止一个相同步时； 在这种情况下，共享在P (S)字段后是哪个N(Di)也是很重要的)不在发送方和接收方之间 共享发送方可以专门将辅助字段置于传输模式检测字段后，以通知接收方关于这些参数 (以及最终哪个N(Di)跟着P(S)字段)。在接收方侧，可以仅在检测到异步噪声时考虑这 个字段，否则的话可以忽略该字段。根据另一个变型，发送方也将虚拟码元引入作为前同步码、UW和传输模式字段的 联合体的字段中。在这个变型中，接收方应当相应地作出反应且丢弃即使在数据包部分中 位于有用数据之前的虚拟码元。在这种情况下，除了 P(S)和N(D)参数(或者N(Di)参数 以及P (S)字段后是哪个N (Di)的信息)，接收方还应提前知道，如何将虚拟码元插入到该部 分中。
权利要求
一种在多相电力线上传输要被连接到该电力线的接收方接收的数据包的方法，该多相电力线受到与该多相电力线的至少一相电压同步的脉冲噪声的影响，该数据包传输所持续的时间比该电力线上两个连续的噪声脉冲之间的间隔要长，该方法包括识别该多相电力线受到脉冲噪声影响的持续时间的噪声时间间隔；以及在所识别的噪声时间间隔期间传输虚拟数据，并且在不受脉冲噪声影响的其它时间间隔期间传输有用的数据。
2.根据权利要求1的方法，其中该脉冲噪声与所述相电压的电压峰值同步。
3.根据权利要求2的方法，其中识别所述噪声时间间隔包括检测所述相电压之一的过零事件；以及从所述过零事件起，估计脉冲噪声所同步的所述相电压中的一个或多个的电压峰值出 现的瞬间；该噪声时间间隔包括所估计的所述电压峰值出现的瞬间。
4.根据权利要求1的方法，其中传输包括传输用于同步接收方的第一数据组，该第一数据组为前同步码部分和独特字；传输用于标识传输模式的第二数据组；以及传输第三数据组，该第三数据组为有用的信息数据和虚拟数据。
5.根据权利要求4的方法，其中传输所述数据组使得该第一数据组和该第二数据组的 传输位于不受所述脉冲噪声影响的其它时间间隔中。
6.根据权利要求4的方法，进一步包括在第二数据组之后和第三数据组之前，传输一 组辅助数据用于向接收方传达多个在第二数据组和虚拟数据之间传输的有用信息数据，周 期性地传输的多个虚拟数据，以及虚拟数据如何与所述有用信息数据交错。
7.—种从在多相电力线上传输的数据包中接收有用数据的方法，该多相电力线受到与 该多相电力线的至少一个相电压同步的脉冲噪声影响，该数据包传输持续的时间比该电力 线上两个连续的噪声脉冲之间的间隔要长，在识别的噪声时间间隔期间传输虚拟数据，并 且在不受脉冲噪声影响的其它时间间隔期间传输有用数据，该方法包括在接收方，识别虚拟数据和有用数据在数据包中的位置；以及在该接收方，通过丢弃所识别的虚拟数据的位置处的数据来提取有用数据。
8.根据权利要求7的方法，其中所传输的数据包括用于同步接收方的第一组数据， 该第一组数据为前同步码部分和独特字；用于标识传输模式的第二组数据；以及第三组数 据，该第三组数据为有用的信息数据和虚拟数据；其中识别虚拟数据和有用数据的位置是 基于识别在第二组数据和虚拟数据之间所传输的多个有用信息数据；以及识别周期性地传输的多个虚拟数据以及虚拟数据组如何与有用信息数据组交错。
9.根据权利要求8的方法，其中所传输的数据进一步包括在第二组数据之后且在第三 组数据之前，用于向接收方传达多个在第二组数据和虚拟数据之间传输的有用信息数据的 辅助数据组，多个周期性地传输的虚拟数据，以及虚拟数据如何与该有用信息数据交错；并 且其中该辅助数据组被用于识别在第二组数据和虚拟数据之间传输的有用信息数据的数 量，以及用于识别虚拟数据的数量和虚拟数据组如何与有用信息数据组交错。
10.根据权利要求8的方法，进一步包括基于第二组数据识别传输模式；当在第二组数据中所识别的传输模式指示使用了虚拟数据时，识别虚拟数据的位置和 有用数据的位置，并且通过丢弃所识别的虚拟数据的位置处的数据来提取有用数据；以及当在第二组数据中所识别的传输模式未指示使用了虚拟数据时，不丢弃数据地提取有 用信息数据。
11.一种在多相电力线上传输要被连接到该多相电力线的接收方接收的数据包的通信 装置，该电力线受到与该多相电力线的至少一相电压同步的脉冲噪声的影响，传输数据包 持续的时间比该电力线上两个连续的噪声脉冲之间的间隔要长，该装置包括电力线接口 ；以及耦合到该电力线接口的数据发送器，其被配置成识别该多相电力线受到脉冲噪声影响 的持续时间的噪声时间间隔；以及配置成在所识别的噪声时间间隔期间传输虚拟数据，并 且在不受脉冲噪声影响的其它时间间隔期间传输有用的数据。
12.根据权利要求11的通信装置，其中该脉冲噪声与所述相电压的电压峰值同步。
13.根据权利要求12的通信装置，其中该发送器被配置成通过检测所述相电压之一的 过零事件来识别所述噪声时间间隔，并且估计从过零事件起脉冲噪声所同步的所述相电压 中的一个或多个的电压峰值出现的瞬间；其中该噪声时间间隔包括所估计的电压峰值出现 的瞬间。
14.根据权利要求11的通信装置，其中该数据发送器被配置成传输用于同步接收器的第一数据组，该第一数据组是前同步码部分和独特字；用于标识传输模式的第二数据组；以及第三数据组，该第三数据组是有用信息数据和虚拟数据。
15.根据权利要求14的通信装置，其中传输所述数据组使得该第一数据组和该第二数 据组的传输位于不受所述脉冲噪声影响的其它时间间隔中。
全文摘要
在受脉冲噪声影响的多相电力线上传输数字数据包的方法。一种在多相电力线上传输长数字数据包的方法，该电力线受到相电压同步的脉冲噪声的影响。不使用复杂的编码方案，从对典型电力线情况的认识出发，在不出现与主信号同步的噪声的位置上传输有用的信息。确定已知的或估计的多相电力线受到脉冲噪声影响的持续时间的时间间隔，并且在该时间间隔期间传输虚拟数据，以及在不受脉冲噪声影响的其它时间间隔期间传输有用的数据。
文档编号H04B3/54GK101944938SQ20101050421
公开日2011年1月12日 申请日期2010年7月2日 优先权日2009年7月2日
发明者A·拉斯查恩戴尔, A·洛蒂托, E·萨卡尼, L·古里里, P·比萨格利亚 申请人:多拉股份公司;意法半导体股份有限公司