专利名称：电力线载波抄表系统中的码长自适应扩频调制方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及低压电力载波通信技术领域，特别涉及一种电力线载波抄表系统中的 码长自适应扩频调制方法和设备。
背景技术：
电力线载波(PLC)是电力系统特有的、基本的通信方式，是指利用现有电力线，通 过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。用电力线作为网络接入方案，可利用 已有的电力配电网络进行通信，不需要重新布线，为低压电力用户用电信息采集管理系统 提供了一种低成本的通信解决方案，因此得到了广泛应用。目前的电力线载波抄表系统的 结构是在每个配电变压器下安装一个集中器，每个用户安装一个抄表终端，一般每个集中 器控制的台区中的用户在几百到几千户不等，每个用户分配不同的地址；一般采用主从结 构，由集中器控制，以轮询方式分时采集每个抄表终端的信息或下发控制信息。由于低压电力线是用于电能传输的线路，其非理想的传输信道，其所呈现的是一 种高噪声、强衰减、负荷变化剧烈、阻抗变化大，频率响应不平坦的恶劣信道，因此必须采用 一定的载波调制技术，才可能实现可靠的通信，目前应用比较广泛的是扩频调制方式。扩频通信是通过增加信号传输带宽来提高信号增益，从而提高抗干扰能力，是目 前唯一可以工作在负信噪比情况下的通信技术，但有效带宽受到损失，扩频增益和扩频码 长度相关，扩频码长度越长，扩频增益越大，抗干扰能力越强，但有效数据带宽越低。在低压电力线网络中，低压电力线上的信号衰减特性和干扰特性非常复杂，而且 随机性、时变性大，各个站点如电力线载波抄表系统中的集中器、抄表终端间的距离、负载、 干扰等条件是不一样的，其衰减和干扰情况不同，并且也会随时间而变化。目前应用的产品 都是固定扩频码长度的，采用固定扩频码长度的扩频通信方式，虽然容易实现，但信道好的 站点会浪费带宽，而信道差的站点可能不能正常通信，不能同时兼顾各种情况，难以保证提 供可靠的通信及带宽，在实际应用中有着种种局限。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电力线载波抄表系统中的码长自适应扩频 调制方法，该方法能够提供可靠的通信的同时减小带宽浪费。为了达到上述目的，本发明提供了一种电力线载波抄表系统中的码长自适应扩频 调制方法，所述的电力线载波抄表系统包括集中器、抄表终端；该方法包括以下步骤A、集中器需要采集抄表终端的数据信息时，生成对所述抄表终端的数据请求消 息，选择扩频码；B、集中器使用选择的扩频码对所述数据请求消息进行扩频调制，并将扩频调制后 的数据请求消息发送到所述抄表终端，判断是否在最大响应时间内接收到所述抄表终端的 回应消息，如果是，则转至步骤C执行，否则，在当前发送数据请求消息所使用的扩频码的长度短于预设的多个不同长度扩频码中的最长扩频码的长度时，转至步骤D执行，否则，转至步骤E执行；C、集中器用选择的扩频码对所述回应消息进行解调，对解调后的回应消息进行处 理，完成本次数据采集；D、集中器选择更长的扩频码，返回步骤B执行；E、本次数据采集失败，集中器进行失败处理。步骤C所述集中器用选择的扩频码对所述回应消息进行解调之前进一步包括集 中器将当前发送数据请求消息所使用的扩频码记录为最近一次与所述抄表终端通信时使 用的扩频码；步骤A所述选择扩频码的方法为判断集中器与所述抄表终端是否是首次通信， 如果是，则选择预设的多个不同长度的扩频码中的最短扩频码；否则，选择记录的集中器最 近一次与所述抄表终端通信时使用的扩频码。预先设置信噪比门限；步骤C所述集中器用选择的扩频码对所述回应消息进行解调时进一步包括，判断 所述回应信息的信噪比，将所述信噪比纪录为最近一次接收到所述抄表终端的回应消息的 信噪比；所述选择记录的集中器最近一次与所述抄表终端通信时使用的扩频码的方法为 判断所述记录的集中器最近一次接收到所述抄表终端的回应消息时的信噪比是否小于信 噪比门限，如果是，则选择记录的集中器最近一次与所述抄表终端通信时使用的扩频码，否 则，如果所述记录的集中器最近一次与所述抄表终端通信时使用的扩频码是预设的多个不 同长度扩频码中的最短扩频码，则选择该最短扩频码，如果所述记录的集中器最近一次与 所述抄表终端通信时使用的扩频码不是预设的多个不同长度扩频码中的最短扩频码，则选 择比所述记录的集中器最近一次与所述抄表终端通信时使用的扩频码短的扩频码。集中器预先存储其控制下的所有抄表终端的地址信息列表，如果集中器与其中任 意一个抄表终端通信过，则所述地址信息列表还包括集中器最近一次与该抄表终端通信时 所使用的扩频码、集中器最近一次接收到该抄表终端的回应消息的信噪比；所述判断集中器与所述抄表终端是否是首次通信的方法为根据所述抄表终端的 地址信息在地址信息列表中查找是否有集中器最近一次与该抄表终端通信时所使用的扩 频码，如果有，则不是首次通信，否则，是首次通信。所述选择比所述记录的集中器最近一次与所述抄表终端通信时使用的扩频码短 的扩频码的方法为如果当前使用的扩频码长度为2n-l，则将η减去1，更长扩频码的长度 为2n-i-l ；所述选择的更短扩频码的长度不短于预设的多个不同长度扩频码中的最短扩频 码的长度；步骤D所述选择更长扩频码的方法为如果当前使用的扩频码长度为2n_l，则将η 加上1，更长扩频码的长度为2η+1-1 ；所述选择的更长扩频码的长度不长于预设的多个不同 长度扩频码中的最长扩频码的长度。所述抄表终端预先设置多个不同长度的扩频码，所述预设的多个不同长度的扩频 码与所述集中器预设的多个不同长度的扩频码相同；步骤B所述集中器将扩频调制后的数据请求消息发送到所述抄表终端之后，判断 确定收到所述抄表终端的回应消息之前进一步包括
B0、所述抄表终端持续检测预设的多个不同长度的扩频码的载波信号，如果检测 到集中器发来的数据请求消息载波信号，则对该数据请求消息载波信号进行同步解调，解 调出数据请求消息并记录检测到所述数据请求消息时所使用的扩频码，转至步骤Bl执行；Bi、所述抄表终端根据所述数据请求消息生成回应消息，并使用记录的检测到所 述数据请求消息时所使用的扩频码将所述回应消息进行扩频调制后发送到集中器。步骤Bl所述抄表终端根据所述数据请求消息生成回应消息之前进一步包括判 断所述数据请求消息的目的地址是否是本抄表终端，如果不是，则返回步骤BO执行。本发明还提供一种电力线载波抄表系统中的集中器，该集中器包括管理模块、通 信模块；其中，所述管理模块，用于在其所在的集中器需要对抄表终端进行数据采集时，生成对 所述抄表终端数据请求消息，并将所述数据请求消息发送到通信模块；用于接收到通信模 块发来的解调后的回应消息时，对解调后的回应消息进行处理；用于接收到通信模块发来 的数据采集失败消息时，进行失败处理。所述通信模块，用于预先设置多个不同长度的扩频码、最大响应时间；用于在接收 到管理模块发来的数据请求消息时，选择扩频码，使用所述扩频码将所述数据请求消息进 行扩频调制并发送到所述抄表终端；用于在最大响应时间内接收到所述抄表终端的回应消 息时，对所述回应消息进行同步解调，将解调后的回应消息发送到管理模块；用于在最大响 应时间内未接收到所述抄表终端的回应消息且当前使用的扩频码短于预设的多个不同长 度的扩频码中的最长扩频码时，选择比所述当前使用的扩频码更长的扩频码，使用所述更 长扩频码将所述数据请求消息进行扩频调制并发送到所述抄表终端；用于在最大响应时间 内未接收到所述抄表终端的回应消息且当前使用的扩频码是预设的多个不同长度的扩频 码中的最长扩频码时，发送数据采集失败消息到管理模块。所述的通信模块包括存储模块、调制解调模块、扩频码管理模块，扩频数据检测模 块、数模转换模块；所述的存储模块；用于接收并保存管理模块发来的数据请求消息；用于将保存的 数据请求消息发送到调制解调模块进行扩频调制；用于接收并保存调制解调模块发来的解 调后的回应信息；用于将保存的解调后的回应信息发送到管理模块；所述的调制解调模块，用于使用扩频码管理模块发来的扩频码将从存储模块发来 的数据请求消息进行扩频调制，并发送到数模转换模块；用于将从扩频数据检测模块发来 的回应信息进行同步解调，并将解调后的回应信息发送到存储模块；所述的扩频码管理模块，用于预先设置多个不同长度的扩频码、最大响应时间、信 噪比门限；用于其所在的集中器首次与抄表终端进行通信时，选择预设的多个不同长度的 扩频码中的最短扩频码并将选择的扩频码发送到调制解调模块；用于保存其所在的集中器 最近一次与抄表终端进行通信时所使用的扩频码及最近一次接收到抄表终端的回应信息 的信噪比；用于其所在的集中器与抄表终端进行通信时，在最近一次接收到抄表终端的回 应信息的信噪比小于信噪比门限时，选择集中器最近一次与抄表终端进行通信时所使用的 扩频码，并将选择的扩频码发送到调制解调模块，否则，如果其所在的集中器最近一次与抄 表终端进行通信时所使用的扩频码是预设的多个不同长度的扩频码中的最短扩频码时，选 择该最短扩频码，并将选择的扩频码发送到调制解调模块，如果其所在的集中器最近一次与抄表终端进行通信时所使用的扩频码不是预设的多个不同长度的扩频码中的最短扩频 码，则选择比其所在的集中器最近一次与抄表终端进行通信时所使用的扩频码长度更短的 扩频码，并将选择的扩频码发送到调制解调模块；所述扩频数据检测模块，用于持续检测数模转换模块发来的载波信号，当检测到 抄表终端发来的回应消息载波信号时，将所述回应消息载波信号发送到调制解调模块进行 同步解调；所述数模转换模块，用于将调制解调模块发来的调制的数据请求消息载波信号转 换为模拟信号发送到抄表终端；用于将从抄表终端接收到的调制的回应消息载波信号转换 为数字信号发送到扩频数据检测模块。本发明还提供一种电力线载波抄表系统中的抄表终端，该抄表终端包括通信模 块、管理模块；其中，所述通信模块，用于预先设置多个不同长度的扩频码；用于持续检测各种扩频码 长度的载波信号，当检测到集中器发来的数据请求消息载波信号时，将数据请求消息载波 信号进行同步解调，并将解调后数据请求消息发送到管理模块，并纪录检测到所述数据请 求消息时所使用的扩频码；用于接收从管理模块发来的回应消息，使用纪录的检测到所述 数据请求消息时所使用的扩频码对回应消息进行扩频调制，并将扩频调制后信息发送到所 述集中器；所述管理模块，用于接收通信模块发来的解调后的数据请求消息，判断所述解调 后的数据请求消息的目的地址是否是管理模块所在的抄表终端，如果是，则对数据进行处 理并生成回应信息，将所述生成的回应信息发送到通信模块。所述的通信模块包括存储模块、调制解调模块、扩频码管理模块，扩频数据检测模 块、数模转换模块；所述的存储模块；用于接收并保存管理模块发来的回应信息；用于将保存的回应 信息发送到调制解调模块进行扩频调制；用于接收并保存调制解调模块发来的解调后的数 据请求消息；用于将保存的解调后的数据请求消息发送到管理模块；所述的调制解调模块，用于使用扩频码管理模块保存的检测到集中器发来的调制 的数据请求消息载波信号时所使用的扩频码将从存储模块发来的回应信息进行扩频调制， 并发送到数模转换模块；用于将从扩频数据检测模块发来的调制的数据请求消息载波信号 进行同步解调，并发送到存储模块；所述的扩频码管理模块，用于预先设置多个不同长度的扩频码；用于保存扩频数 据检测模块检测到集中器发来的数据请求消息载波信号时所使用的扩频码，并将纪录的扩 频码发送到调制解调模块；所述的扩频数据检测模块，用于持续检测数模转换模块发来的载波信号，当检测 到集中器发来的调制的数据请求消息载波信号时，将所述数据请求消息载波信号发送到调 制解调模块进行同步解调；所述的数模转换模块，用于将调制解调模块发来的调制的回应消息载波信号转换 为模拟信号发送到集中器；用于将接收到的集中器发来的调制的数据请求消息载波信号转 换为数字信号发送到扩频数据检测模块。由上面的技术方案可知，本发明预先设置多个不同长度的扩频码，在集中器采集数据时，选择一个较短的扩频码尝试与抄表终端进行通信，如果未在预设时间内接收到抄 表终端的回应消息，则在不长于预设的多个不同长度的扩频码中最大扩频码长度的情况下 通过增加扩频码长度来尝试与抄表终端进行通信，如果使用预设的多个不同长度的扩频码 中的一个扩频码能够成功接收到抄表终端的回应消息，则通信成功，如果集中器在选择的 扩频码长度达到预设的多个不同长度扩频码中的最长扩频码时，仍然不能接收到抄表终端 的回应消息，则通信失败。本发明的这种方法，通过逐步尝试增加扩频码长度，找到合适的 扩频码的方式，可以提供可靠通信的同时减小带宽浪费。
图1是本发明实施例集中器的处理流程图；图2是本发明实施例抄送终端的处理流程图；图3是本发明实施例集中器的结构示意图；图4是本发明实施例抄表终端的结构示意图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图并举实施例， 对本发明进一步详细说明。本发明的主要思想是集中器在需要采集抄表终端的数据信息时，首先尝试用较 短的扩频码与抄表终端通信，然后逐渐增加扩频码的长度，直到找到能够使集中器和抄表 终端通信成功的扩频码，从而使集中器和抄表终端进行可靠通信的同时，减少带宽浪费。参见图1，图1是本发明实施例集中器的处理流程图，包括以下步骤步骤101、启动，设置工作参数。本步骤中，根据实际情况由管理人员预先设置的集中器的工作参数包括多个不 同长度的扩频码、信噪比门限、最大响应时间；其中，多个不同长度的扩频码中，每个扩频码的长度为2n_l，其中η是自然数，假设多个 不同长度的扩频码中最短扩频码的长度为2Χ-1，最长扩频码长度为2y-l，则多个不同长度 的扩频码的长度分别为2x+1-l、2x+2-l、2x+3-l，依次类推，直到2y-l ；例如，最短的扩频码长度 为23-1，最长扩频码长度为27-1，则多个不同长度扩频码包括长度分别为23-1、24-1、25-1、 26-1、27-1的五个扩频码。信噪比门限，用于在集中器与抄表终端不是首次通信的情况下，与最近一次与抄 表终端通信时接收到抄表终端的回应消息的信噪比相比，作为确定使用最近一次与该抄表 终端通信时使用的扩频码或短于最近一次与该抄表终端通信时使用的扩频码长度的扩频 码的选择依据；最大响应时间，用于集中器向抄表终端发送数据请求消息后，等待接收抄表终端 的回应消息的最大等待时间；步骤102、集中器要采集抄表终端的数据信息时，生成对该抄表终端的数据请求消 肩、ο步骤103、根据抄表终端的地址判断是否是与该抄表终端的首次通信，如果是，则 转至步骤104执行，否则，转至步骤105执行。
这里，集中器中预先存储了集中器控制下的所有抄表终端的地址信息列表，如果 集中器与其中的任意一个抄表终端通信过，则地址信息列表中还保存有集中器最近一次与 该抄表终端通信时使用的扩频码、集中器最近一次与该抄表终端通信时接收到该抄表终端 的回应消息的信噪比；如果集中器与其中的任意一个抄表终端没有通信过，或尝试过通信， 但是通信不成功，则认为集中器和该抄表终端未通信过，此时，地址信息列表中只有该抄表 终端的地址信息，没有最近一次与该抄表终端通信时使用的扩频码信息及接收到该抄表终 端的回应消息的信噪比。本步骤中，集中器根据抄表终端的地址信息在地址信息列表中查找是否有集中器 最近一次与该抄表终端通信时使用的扩频码，如果有，则集中器与该抄表终端不是首次通 信，否则，是首次通信。步骤104、选择预先设置的多个不同长度的扩频码中的最短扩频码，转至步骤109 执行。本步骤中，如果集中器和抄表终端之间是首次通信，则选择预先设置的多个不同 长度的扩频码中的最短的扩频码，来尝试调制发送数据。步骤105、判断最近一次通信时接收到该抄表终端的回应消息的信噪比是否小于 预设的信噪比门限，如果是，则转至步骤106执行，否则，转至步骤107执行。步骤106、判断最近一次与该抄表终端通信时使用的扩频码是否是预设的多个不 同长度扩频码中的最短扩频码，如果是，则执行步骤107，否则执行步骤108。步骤107、选择最近一次与该抄表终端通信时使用的扩频码，转至步骤109执行。本步骤中，如果集中器与该抄表终端最近一次通信时接收到该抄表终端的回应消 息的信噪比比较小，小于预设的信噪比门限，则选择继续使用最近一次通信时使用的扩频 码，否则，可能会无法保证通信可靠性。步骤108、选择一个短于最近一次与该抄表终端通信时使用的扩频码长度的扩频 码，转至步骤109执行。本步骤中，集中器与该抄表终端最近一次通信时接收到该抄表终端的回应消息的 信噪比比较大，大于预设的信噪比门限，且集中器与该抄表终端最近一次通信时使用的扩 频码不是预设的多个不同长度扩频码中的最短扩频码，则可以选择一个短于上次通信时使 用的扩频码的扩频码，从而尽可能的减少使用带宽。这里，因为扩频码的长度为2n_l，其中，η是自然数，因此选择一个短于最近一次 通信时使用的扩频码长度的扩频码的方法为假设最近一次通信时使用的扩频码长度为 2η_1，则选择的较短的扩频码的长度为将2η-1中的η值减去1，也即选择的较短的扩频码为 2n-Ll，例如，最近一次通信时使用的扩频码长度为27-1，则这里选择的较短扩频码的长度 为26-1。这里，选择的短于最近一次通信时使用的扩频码长度的扩频码的长度不短于预设 的多个不同长度扩频码中的最短扩频码的长度。步骤109、集中器用选择的扩频码对数据请求消息进行扩频调制，将扩频调制后的 数据请求消息发送到抄表终端。步骤110、集中器检测是否在预设最大响应时间内接收到抄表终端的回应消息，如 果是，则转至步骤111执行，否则，转至步骤112执行。这里，集中器的信号接收端口会持续的检测预设的多个不同长度的扩频码的载波信号，在集中器向抄表终端发送了数据请求消息后，如果在预设的最大响应时间内检测到 抄表终端发送来的回应消息，则本次通信成功，否则超过预设最大响应时间仍然未收到抄 表终端的回应消息，则本次通信失败。步骤111、集中器记录当前所使用的对该抄表终端的扩频码，使用当前所使用的对 该抄表终端的扩频码对回应消息进行同步解调并判断和记录接收的回应消息的信噪比，对 解调后数据进行处理，转至步骤115执行。本步骤中，本次通信成功后，集中器需要记录当前所使用的对该抄表终端扩频码， 及已经接收到的回应消息的信噪比，用于在下一次与该抄表终端进行通信时，作为最近一 次与该抄表终端通信时所使用的扩频码和接收到该抄表终端的回应消息的信噪比，为下次 与该抄表终端通信时选择扩频码提供依据。这里，对解调后数据的处理与现有技术相同，不再赘述。步骤112、集中器判断选择的扩频码是否短于预设的多个不同长度扩频码中的最 长扩频码，如果是，则转至步骤113执行，否则，转至步骤114执行。本步骤中，本次通信失败后，集中器根据当前使用的扩频码长度确定是否还要继 续调整扩频码长度，再次尝试与抄表终端通信。步骤113、选择更长扩频码，返回步骤109执行。这里，因为扩频码的长度为2n_l，其中，η是自然数，因此选择一个更长扩频码的 方法为假设最近一次通信时使用的扩频码长度为2η-1，则选择的更长扩频码的长度为将 2η-1中的η值加上1，也即选择的更长扩频码为2η+1-1，例如，最近一次通信时使用的扩频码 长度为26-1，则这里选择的更长扩频码的长度为27-1。这里，选择的更长扩频码的长度不长 于预设的多个不同长度扩频码中的最长扩频码的长度。步骤114、本次发送失败，集中器进行失败处理。本步骤中，如果集中器通过增加扩频码长度多次尝试发送数据请求消息到抄表终 端均未接收到回应消息，如果扩频码长度达到预设的多个不同长度扩频码中的最长扩频码 长度，仍然未接收到抄表终端的回应消息，则不再继续尝试发送数据请求消息，而是根据具 体情况进行失败处理，这里的失败处理可以是记录通信失败的抄表终端等操作，由于不是 发明的重点，不再赘述。步骤115、本次数据采集结束。这里，集中器对本抄表终端的数据采集结束后，可以返回步骤102继续对其他抄 表终端进行数据采集。上面是电力线载波抄表系统中码长自适应扩频调制方法中集中器端的处理流程， 下面详细介绍一下抄表终端的处理流程。参见图2，图2是本发明实施例抄表终端的处理流程图，包括以下步骤步骤201、启动，设置工作参数。本步骤只在抄表终端初始使用时执行，根据实际情况由管理人员预先设置的抄表 终端的工作参数包括多个不同长度的扩频码。这里，抄表终端设置的多个不同长度的扩频 码与集中器中设置的多个不同长度的扩频码一致。步骤202、检测是否接收到集中器发来的数据请求消息载波信号，如果是，则转至 步骤203执行。
本步骤中，抄表终端启动后，会持续的检测预先设置的多个不同长度的扩频码的 载波信号，如果检测到集中器发来的使用预设的多个不同长度的扩频码中的一个扩频码调 制的数据请求消息载波信号，则执行步骤203对该数据请求消息载波信号进行处理，否则， 继续持续检测预先设置的多个不同长度的扩频码的载波信号。这里，抄表终端同时用预先设置的多个不同长度的扩频码进行载波信号的检测。步骤203、对接收到的数据请求消息载波信号进行同步解调，解调出数据请求消 息，并记录接收到的数据请求消息载波信号所使用的扩频码。此处所记录的扩频码，用于在向集中器发送回应消息时，对回应消息使用同样的 扩频码进行扩频调制。步骤204、判断所述接收到的数据请求消息的目的地址是否是本抄表终端，如果 是，则转至步骤205执行，否则，转至步骤202执行。步骤205、根据数据请求消息生成回应消息，并使用记录的扩频码对回应消息进行 扩频调制，并将扩频调制后的回应消息发送到集中器，返回步骤202执行。本发明还提供了一种电力线载波抄表系统中的集中器。参见图3，图3是本发明实施例集中器的结构示意图，该集中器包括包括管理模块 310、通信模块320 ；其中，管理模块310，用于在其所在的集中器需要对抄表终端进行数据采集时，生成对所 述抄表终端数据请求消息，并将所述数据请求消息发送到通信模块320 ；用于接收到通信 模块320发来的解调后的回应消息时，对解调后的回应消息进行处理；用于接收到通信模 块320发来的数据采集失败消息时，进行失败处理。通信模块320，用于预先设置多个不同长度的扩频码、最大响应时间；用于在接收 到管理模块310发来的数据请求消息时，选择扩频码，使用所述扩频码将所述数据请求消 息进行扩频调制并发送到所述抄表终端；用于在最大响应时间内接收到所述抄表终端的回 应消息时，对所述回应消息进行同步解调，将解调后的回应消息发送到管理模块310 ；用于 在最大响应时间内未接收到所述抄表终端的回应消息且当前使用的扩频码短于预设的多 个不同长度的扩频码中的最长扩频码时，选择比所述当前使用的扩频码更长的扩频码，使 用所述更长扩频码将所述数据请求消息进行扩频调制并发送到所述抄表终端；用于在最大 响应时间内未接收到所述抄表终端的回应消息且当前使用的扩频码是预设的多个不同长 度的扩频码中的最长扩频码时，发送数据采集失败消息到管理模块310。需要说明的是，这里的管理模块310主要负责链路层、网络层、及应用层等高层的 功能实现，与现有技术的处理相同；而通信模块320主要是负责物理层底层功能的实现。所述的通信模块320包括存储模块321、调制解调模块322、扩频码管理模块323， 扩频数据检测模块324、数模转换模块325 ；存储模块321 ；用于接收并保存管理模块310发来的数据请求消息；用于将保存的 数据请求消息发送到调制解调模块322进行扩频调制；用于接收并保存调制解调模块322 发来的解调后的回应信息；用于将保存的解调后的回应信息发送到管理模块310 ；调制解调模块322，用于使用扩频码管理模块323发来的扩频码将从存储模块 321发来的数据请求消息进行扩频调制，并发送到数模转换模块325 ；用于将从扩频数据检 测模块3M发来的调制的回应信息进行同步解调，并将解调后的回应信息发送到存储模块321 ；扩频码管理模块323，用于预先设置多个不同长度的扩频码、最大响应时间、信噪 比门限；用于其所在的集中器首次与抄表终端进行通信时，选择预设的多个不同长度的扩 频码中的最短扩频码并将选择的扩频码发送到调制解调模块322 ；用于保存其所在的集中 器最近一次与抄表终端进行通信时所使用的扩频码及最近一次接收到抄表终端的回应信 息的信噪比；用于其所在的集中器与抄表终端进行通信时，在最近一次接收到抄表终端的 回应信息的信噪比小于信噪比门限时，选择集中器最近一次与抄表终端进行通信时所使用 的扩频码，并将选择的扩频码发送到调制解调模块322，否则，如果其所在的集中器最近一 次与抄表终端进行通信时所使用的扩频码是预设的多个不同长度的扩频码中的最短扩频 码时，选择该最短扩频码，并将选择的扩频码发送到调制解调模块322，如果其所在的集中 器最近一次与抄表终端进行通信时所使用的扩频码不是预设的多个不同长度的扩频码中 的最短扩频码时，选择比其所在的集中器最近一次与抄表终端进行通信时所使用的扩频码 长度更短的扩频码，并将选择的扩频码发送到调制解调模块322 ；扩频数据检测模块324，用于持续检测数模转换模块325发来的载波信号，当检测 到抄表终端发来的使用预设的多个不同长度的扩频码中的一个扩频码调制的回应消息载 波信号时，将所述回应消息载波信号发送到调制解调模块322进行同步解调；数模转换模块325，用于将调制解调模块322发来的调制的数据请求消息载波信 号转换为模拟信号发送到抄表终端；用于将从抄表终端接收到的调制的回应消息载波信号 转换为数字信号发送到扩频数据检测模块324。本发明还提供了 一种电力线载波抄表系统中的抄表终端。参见图4，图4是本发明实施例抄表终端的结构示意图，该集中器包括包括管理模 块410、通信模块420;其中，通信模块420，用于预先设置多个不同长度的扩频码；用于持续检测预设的多个 不同长度的扩频码的载波信号，当检测到集中器发来的使用使用预设的多个不同长度的扩 频码中的一个扩频码调制的数据请求消息载波信号时，纪录检测到所述数据请求消息载波 信号所使用的扩频码，将所述数据请求消息载波信号进行同步解调，并将解调后数据请求 消息发送到管理模块410 ；用于接收从管理模块410发来的回应消息，使用纪录的检测到所 述数据请求消息时所使用的扩频码对回应消息进行扩频调制，并将扩频调制后信息发送到 所述集中器；管理模块410，用于接收通信模块420发来的解调后的数据请求消息，判断所述解 调后的数据请求消息的目的地址是否是管理模块410所在的抄表终端，如果是，则对数据 进行处理并生成回应信息，将所述生成的回应信息发送到通信模块420。所述的通信模块420包括存储模块421、调制解调模块422、扩频码管理模块423， 扩频数据检测模块424、数模转换模块425 ；存储模块421 ；用于接收并保存管理模块410发来的回应信息；用于将保存的回应 信息发送到调制解调模块422进行扩频调制；用于接收并保存调制解调模块422发来的解 调后的数据请求消息；用于将保存的解调后的数据请求消息发送到管理模块410 ；调制解调模块422，用于使用扩频码管理模块423保存的检测到集中器发来的调 制的数据请求消息载波信号时所使用的扩频码将从存储模块421发来的回应信息进行扩频调制，并发送到数模转换模块425 ；用于将从扩频数据检测模块4M发来的调制的数据请 求消息载波信号进行同步解调，并发送到存储模块421 ；扩频码管理模块423，用于预先设置多个不同长度的扩频码；用于保存扩频数据 检测模块4M检测到集中器发来的数据请求消息载波信号时所使用的扩频码，并将纪录的 扩频码发送到调制解调模块422 ；扩频数据检测模块424，用于持续检测数模转换模块425发来的载波信号，当检测 到集中器发来的调制的数据请求消息载波信号时，将所述数据请求消息载波信号发送到调 制解调模块422进行同步解调；数模转换模块425，用于将调制解调模块422发来的调制的回应消息载波信号转 换为模拟信号发送到集中器；用于将接收到的集中器发来的调制的数据请求消息载波信号 转换为数字信号发送到扩频数据检测模块424。由上面的实施例可知，本发明的这种采用扩频码长度自适应的扩频调制方式，可 以根据通信信道的当前情况，动态选择扩频码长度，尽可能与信道相匹配，提供不同的扩频 增益和带宽，可以最大可能的适应应用环境的复杂性，大大提高了有效带宽和通信可靠性。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
权利要求
1.一种电力线载波抄表系统中码长自适应扩频调制方法，所述的电力线载波抄表系统 包括集中器、抄表终端；其特征在于，该方法预先设置多个不同长度的扩频码、最大响应时 间；包括以下步骤A、集中器需要采集抄表终端的数据信息时，生成对所述抄表终端的数据请求消息，选 择扩频码；B、集中器使用选择的扩频码对所述数据请求消息进行扩频调制，并将扩频调制后的数 据请求消息发送到所述抄表终端，判断是否在最大响应时间内接收到所述抄表终端的回应 消息，如果是，则转至步骤C执行，否则，在当前发送数据请求消息所使用的扩频码的长度短于预设的多个不同长度扩频码中 的最长扩频码的长度时，转至步骤D执行，否则，转至步骤E执行；C、集中器用选择的扩频码对所述回应消息进行解调，对解调后的回应消息进行处理， 完成本次数据采集；D、集中器选择更长的扩频码，返回步骤B执行；E、本次数据采集失败，集中器进行失败处理。
2.如权利要求1所述的电力线载波抄表系统中码长自适应扩频调制方法，其特征在 于，步骤C所述集中器用选择的扩频码对所述回应消息进行解调之前进一步包括集中器 将当前发送数据请求消息所使用的扩频码记录为最近一次与所述抄表终端通信时使用的 扩频码；步骤A所述选择扩频码的方法为判断集中器与所述抄表终端是否是首次通信，如果 是，则选择预设的多个不同长度的扩频码中的最短扩频码；否则，选择记录的集中器最近一 次与所述抄表终端通信时使用的扩频码。
3.如权利要求2所述的电力线载波抄表系统中码长自适应扩频调制方法，其特征在 于，预先设置信噪比门限；步骤C所述集中器用选择的扩频码对所述回应消息进行解调时进一步包括，判断所述 回应信息的信噪比，将所述信噪比纪录为最近一次接收到所述抄表终端的回应消息的信噪 比；所述选择记录的集中器最近一次与所述抄表终端通信时使用的扩频码的方法为判断 所述记录的集中器最近一次接收到所述抄表终端的回应消息时的信噪比是否小于信噪比 门限，如果是，则选择记录的集中器最近一次与所述抄表终端通信时使用的扩频码，否则， 如果所述记录的集中器最近一次与所述抄表终端通信时使用的扩频码是预设的多个不同 长度扩频码中的最短扩频码，则选择该最短扩频码，如果所述记录的集中器最近一次与所 述抄表终端通信时使用的扩频码不是预设的多个不同长度扩频码中的最短扩频码，则选择 比所述记录的集中器最近一次与所述抄表终端通信时使用的扩频码短的扩频码。
4.如权利要求3所述的电力线载波抄表系统中码长自适应扩频调制方法，其特征在 于，集中器预先存储其控制下的所有抄表终端的地址信息列表，如果集中器与其中任意一 个抄表终端通信过，则所述地址信息列表还包括集中器最近一次与该抄表终端通信时所使 用的扩频码、集中器最近一次接收到该抄表终端的回应消息的信噪比；所述判断集中器与所述抄表终端是否是首次通信的方法为根据所述抄表终端的地址 信息在地址信息列表中查找是否有集中器最近一次与该抄表终端通信时所使用的扩频码，如果有，则不是首次通信，否则，是首次通信。
5.如权利要求4所述的电力线载波抄表系统中码长自适应扩频调制方法，其特征在 于，所述选择比所述记录的集中器最近一次与所述抄表终端通信时使用的扩频码短的扩 频码的方法为如果当前使用的扩频码长度为2n-l，则将η减去1，更长扩频码的长度为 2^-1 ；所述选择的更短扩频码的长度不短于预设的多个不同长度扩频码中的最短扩频码 的长度；步骤D所述选择更长扩频码的方法为如果当前使用的扩频码长度为2n-l，则将η加上 1，更长扩频码的长度为2η+1-1 ；所述选择的更长扩频码的长度不长于预设的多个不同长度 扩频码中的最长扩频码的长度。
6.如权利要求5所述的电力线载波抄表系统中码长自适应扩频调制方法，其特征在 于，所述抄表终端预先设置多个不同长度的扩频码，所述预设的多个不同长度的扩频码与 所述集中器预设的多个不同长度的扩频码相同；步骤B所述集中器将扩频调制后的数据请求消息发送到所述抄表终端之后，判断确定 收到所述抄表终端的回应消息之前进一步包括Β0、所述抄表终端持续检测预设的多个不同长度的扩频码的载波信号，如果检测到集 中器发来的数据请求消息载波信号，则对该数据请求消息载波信号进行同步解调，解调出 数据请求消息并记录检测到所述数据请求消息时所使用的扩频码，转至步骤Bl执行；Bi、所述抄表终端根据所述数据请求消息生成回应消息，并使用记录的检测到所述数 据请求消息时所使用的扩频码将所述回应消息进行扩频调制后发送到集中器。
7.如权利要求6所述的电力线载波抄表系统中码长自适应扩频调制方法，其特征在 于，步骤Bl所述抄表终端根据所述数据请求消息生成回应消息之前进一步包括判断所述 数据请求消息的目的地址是否是本抄表终端，如果不是，则返回步骤BO执行。
8. 一种电力线载波抄表系统中的集中器，其特征在于，该集中器包括管理模块、通信模 块；其中，所述管理模块，用于在其所在的集中器需要对抄表终端进行数据采集时，生成对所述 抄表终端数据请求消息，并将所述数据请求消息发送到通信模块；用于接收到通信模块发 来的解调后的回应消息时，对解调后的回应消息进行处理；用于接收到通信模块发来的数 据采集失败消息时，进行失败处理。所述通信模块，用于预先设置多个不同长度的扩频码、最大响应时间；用于在接收到 管理模块发来的数据请求消息时，选择扩频码，使用所述扩频码将所述数据请求消息进行 扩频调制并发送到所述抄表终端；用于在最大响应时间内接收到所述抄表终端的回应消息 时，对所述回应消息进行同步解调，将解调后的回应消息发送到管理模块；用于在最大响应 时间内未接收到所述抄表终端的回应消息且当前使用的扩频码短于预设的多个不同长度 的扩频码中的最长扩频码时，选择比所述当前使用的扩频码更长的扩频码，使用所述更长 扩频码将所述数据请求消息进行扩频调制并发送到所述抄表终端；用于在最大响应时间内 未接收到所述抄表终端的回应消息且当前使用的扩频码是预设的多个不同长度的扩频码 中的最长扩频码时，发送数据采集失败消息到管理模块。
9.如权利要求8所述的一种电力线载波抄表系统中的集中器，其特征在于，所述的 通信模块包括存储模块、调制解调模块、扩频码管理模块，扩频数据检测模块、数模转换模块；所述的存储模块；用于接收并保存管理模块发来的数据请求消息；用于将保存的数据 请求消息发送到调制解调模块进行扩频调制；用于接收并保存调制解调模块发来的解调后 的回应信息；用于将保存的解调后的回应信息发送到管理模块；所述的调制解调模块，用于使用扩频码管理模块发来的扩频码将从存储模块发来的数 据请求消息进行扩频调制，并发送到数模转换模块；用于将从扩频数据检测模块发来的回 应信息进行同步解调，并将解调后的回应信息发送到存储模块；所述的扩频码管理模块，用于预先设置多个不同长度的扩频码、最大响应时间、信噪比 门限；用于其所在的集中器首次与抄表终端进行通信时，选择预设的多个不同长度的扩频 码中的最短扩频码并将选择的扩频码发送到调制解调模块；用于保存其所在的集中器最近 一次与抄表终端进行通信时所使用的扩频码及最近一次接收到抄表终端的回应信息的信 噪比；用于其所在的集中器与抄表终端进行通信时，在最近一次接收到抄表终端的回应信 息的信噪比小于信噪比门限时，选择集中器最近一次与抄表终端进行通信时所使用的扩频 码，并将选择的扩频码发送到调制解调模块，否则，如果其所在的集中器最近一次与抄表终 端进行通信时所使用的扩频码是预设的多个不同长度的扩频码中的最短扩频码时，选择该 最短扩频码，并将选择的扩频码发送到调制解调模块，如果其所在的集中器最近一次与抄 表终端进行通信时所使用的扩频码不是预设的多个不同长度的扩频码中的最短扩频码，则 选择比其所在的集中器最近一次与抄表终端进行通信时所使用的扩频码长度更短的扩频 码，并将选择的扩频码发送到调制解调模块；所述扩频数据检测模块，用于持续检测数模转换模块发来的载波信号，当检测到抄表 终端发来的回应消息载波信号时，将所述回应消息载波信号发送到调制解调模块进行同步 解调；所述数模转换模块，用于将调制解调模块发来的调制的数据请求消息载波信号转换为 模拟信号发送到抄表终端；用于将从抄表终端接收到的调制的回应消息载波信号转换为数 字信号发送到扩频数据检测模块。
10.一种电力线载波抄表系统中的抄表终端，其特征在于，该抄表终端包括通信模块、 管理模块；其中，所述通信模块，用于预先设置多个不同长度的扩频码；用于持续检测各种扩频码长度 的载波信号，当检测到集中器发来的数据请求消息载波信号时，将数据请求消息载波信号 进行同步解调，并将解调后数据请求消息发送到管理模块，并纪录检测到所述数据请求消 息时所使用的扩频码；用于接收从管理模块发来的回应消息，使用纪录的检测到所述数据 请求消息时所使用的扩频码对回应消息进行扩频调制，并将扩频调制后信息发送到所述集 中器；所述管理模块，用于接收通信模块发来的解调后的数据请求消息，判断所述解调后的 数据请求消息的目的地址是否是管理模块所在的抄表终端，如果是，则对数据进行处理并 生成回应信息，将所述生成的回应信息发送到通信模块。
11.如权利要求10所述的一种电力线载波抄表系统中的抄表终端，其特征在于，所述 的通信模块包括存储模块、调制解调模块、扩频码管理模块，扩频数据检测模块、数模转换 模块；所述的存储模块；用于接收并保存管理模块发来的回应信息；用于将保存的回应信息 发送到调制解调模块进行扩频调制；用于接收并保存调制解调模块发来的解调后的数据请 求消息；用于将保存的解调后的数据请求消息发送到管理模块；所述的调制解调模块，用于使用扩频码管理模块保存的检测到集中器发来的调制的数 据请求消息载波信号时所使用的扩频码将从存储模块发来的回应信息进行扩频调制，并发 送到数模转换模块；用于将从扩频数据检测模块发来的调制的数据请求消息载波信号进行 同步解调，并发送到存储模块；所述的扩频码管理模块，用于预先设置多个不同长度的扩频码；用于保存扩频数据检 测模块检测到集中器发来的数据请求消息载波信号时所使用的扩频码，并将纪录的扩频码 发送到调制解调模块；所述的扩频数据检测模块，用于持续检测数模转换模块发来的载波信号，当检测到集 中器发来的调制的数据请求消息载波信号时，将所述数据请求消息载波信号发送到调制解 调模块进行同步解调；所述的数模转换模块，用于将调制解调模块发来的调制的回应消息载波信号转换为模 拟信号发送到集中器；用于将接收到的集中器发来的调制的数据请求消息载波信号转换为 数字信号发送到扩频数据检测模块。
全文摘要
本发明提供了一种电力线载波抄表系统中的码长自适应扩频调制方法和设备，该方法预先设置多个不同长度的扩频码，在集中器采集数据时，选择一个较短的扩频码尝试与抄表终端进行通信，如果未在预设时间内接收到抄表终端的回应消息，则在短于预设的多个不同长度的扩频码中的最长扩频码长度的情况下通过增加扩频码长度来尝试与抄表终端进行通信，如果使用使用预设的多个不同长度的扩频码中的一个扩频码能够成功接收到抄表终端的回应消息，则通信成功，本次通信使用的扩频码将作为下次通信时选择扩频码的依据。本发明通过逐步尝试增加扩频码长度，找到合适的扩频码的方式，可以提供可靠通信的同时减小带宽浪费。
文档编号H04B1/69GK102122970SQ20101062188
公开日2011年7月13日 申请日期2010年12月27日 优先权日2010年12月27日
发明者刘冬, 张崙, 邓羽, 高卫东 申请人:北京格林伟迪科技有限公司, 北京格林威尔科技发展有限公司