一種基于ofdm技術(shù)的電力線通信系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及多載波調(diào)制(MCM)中的正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)，尤其是一種基于正交頻分復(fù)用技術(shù)的電力線通信系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[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(luò)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(lǐng)域有著廣闊的運用前景。但是由于電力線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，負(fù)載時變性強(qiáng)，工作環(huán)境不穩(wěn)定等因素，使得電力線的干擾很強(qiáng)，多徑效應(yīng)強(qiáng)，衰減大等不利于傳輸?shù)纫蛩?，因此對載波通信提出了更高的要求。
[0003]OFDM技術(shù)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(jìn)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(shù)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(shù)問題
[0005]本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于OFDM技術(shù)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(qiáng)，多徑效應(yīng)強(qiáng)，衰減大等問題。
[0006]( 二)技術(shù)方案
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種基于OFDM技術(shù)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(gòu)成一個用于傳輸相關(guān)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(jìn)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(jìn)行接收，實現(xiàn)自適應(yīng)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(jìn)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(jìn)行調(diào)制；0FDM成幀模塊204，用于對調(diào)制后的數(shù)據(jù)進(jìn)行成幀處理；發(fā)送濾波器模塊205，用于對依次輸入的前導(dǎo)數(shù)據(jù)和OFDM成幀后的數(shù)據(jù)進(jìn)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(gòu)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(jìn)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(jìn)行卷積編碼，卷積編碼后的數(shù)據(jù)被送入BIT交織器303進(jìn)行BIT交織，BIT交織后的數(shù)據(jù)被送入加擾電路304進(jìn)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(kuò)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(dǎo)頻子載波映射到有效子載波上，通過時域擴(kuò)頻電路402對映射后的子載波在有效子載波內(nèi)進(jìn)行循環(huán)移位實現(xiàn)時域擴(kuò)頻，擴(kuò)頻后的數(shù)據(jù)送入IFFT模塊403進(jìn)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(jié)果的最后48個數(shù)據(jù)添加到IFFT計算結(jié)果的前端構(gòu)成循環(huán)前綴，進(jìn)而構(gòu)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(jìn)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(biāo)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(jìn)行自動增益閉環(huán)調(diào)整，使接收信號的能量和目標(biāo)能量一致；
[0015]同步電路503，用于將本地前導(dǎo)數(shù)據(jù)與接收數(shù)據(jù)進(jìn)行同步相關(guān)處理，根據(jù)相關(guān)結(jié)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(jìn)行相反的循環(huán)移位得到對應(yīng)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(yīng)對信號進(jìn)行補(bǔ)償，最終得到數(shù)據(jù)子載波和導(dǎo)頻子載波信息；
[0017]信道估計模塊505，用于根據(jù)提取出的導(dǎo)頻信息進(jìn)行信道估計，計算出各個數(shù)據(jù)子載波對應(yīng)的信道響應(yīng)，并進(jìn)行相應(yīng)的信道補(bǔ)償；
[0018]解調(diào)模塊506，用于對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)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(jìn)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(jié)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(shè)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(jìn)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(jìn)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(dǎo)信號的互相關(guān)結(jié)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(dǎo)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(dǎo)頻信號，并進(jìn)行插值處理得出各個有效子載波的信道響應(yīng)。
[0024]上述方案中，所述接收FEC模塊507對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行前向糾錯譯碼(FEC)，包括對解調(diào)后的數(shù)據(jù)進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(shù)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(jié)構(gòu)，所以本裝置的接收機(jī)的鏈路增益能夠達(dá)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(dǎo)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(yīng)接收。
[0032]3、利用本發(fā)明，由于采用了 RS+卷積編解碼結(jié)構(gòu)，所以本裝置的抗