电力线载波通信系统的实现方法

摘要

电力线载波通信系统的实现方法是一种用于在电力线中高速传输数据信号的方法，尤其是一种基于正交频分复用(OFDM)的宽带高速电力载波通信的方法，本发明分包括发射端和接收端两部分，该两部分之间由电力线连接，发射端的实际工作流程由上位机产生数据流，同时按照我们系统的帧格式中数据段部分的要求发送。接收端的实际工作流程是信号经由信道的传输在接收端首先通过耦合器，然后进行载波搬移这个是和发送端相对应的一个将信号下变频过程。使用该方法，通信速率≥100kbps；直接通信距离≥100米；并且实现系统的Internet的接入；为下一步设计通信速率为1-10Mbps的电力线载波通信系统做好基础性工作。

主权项

一种电力线载波通信系统的实现方法，其特征在于该系统包括发射端和接收端两部分，该两部分之间由电力线连接，其实现方法为：发射端：1)：由上位机产生数据流，同时按照系统的帧格式要求发送；2)：将数据流进行卷积编码，采用的是约束长度为3一个输入比特对应两个输出比特的编码方式，由两个寄存器来完成编码工作；3)：在卷积编码的基础上对数据流进行QPSK调制，取两比特数据为一组，共有四种状态：00，01，11，10，分别映射为星座图上的(1，1)，(1，‑3)，(‑3，1)，(‑3，‑3)，再传送给下一级进行处理；4)：在经过前面的一系列的基带信号编码和映射以后，数据进行串并转换，然后进行IFFT处理将信号放到各个子载波上同时进行信道分配，信号从频域变换到时域中，在送入下一步处理前先进行并串转换，将数据变成串行的数据流；5)：将数据流加入循环前缀和同步头，这个时候我们系统的帧结构就完全形成了，然后进行D/A转换，D/A转换后进行成形滤波，然后进行载波搬移，将载波搬移到2MHz～22MHz的中心频率，然后将信号耦合进入信道传输；接收端：6)：信号经由信道的传输在接收端首先通过耦合器，然后进行载波搬移，即将2MHz～22MHz的载波信号做下变频得到OFDM的模拟基带信号，7)：在信号作完下变频以后，经过A/D采样将模拟信号变为数字信号，采用8倍过采样来实现，并且将其保存在FPGA内的寄存器中，对信号进行过采样后将信号的实部和虚部分别保存；8)：先对数据进行串并转换，然后作FFT变换，这一步是对应于发送端的的IFFT的过程，经过这一步，数据信号从时域变换为频域中；9)：对OFDM解调器中已完成FFT后的数据进行同步处理，同步分为四步，即符号粗同步、小数频率估计和纠正、整数频率估计和纠正以及精细同步，在完成以上的同步过程后进行相位的估计和纠正，和最佳采样点判别，再对信号的帧进行处理，丢弃信号帧中的循环前缀和同步头，直接将数据帧中的数据段交给后面的处理单元；10)：对OFDM解调器中已完成FFT后的数据进行信道估计，信道估计的实现是采用了块状信道估计的算法，充分利用系统的帧结构中的同步头，在经过同步处理以后，信号帧的同步头中的数据已经得到了频率偏移纠正，然后在信道估计的时候利用其中的64点来进行估计，即基于时域训练序列的信道估计算法；11)：信号的解映射，在解映射的时候通过判断信号的实部和虚部的符号来确定，可以在接收端就直接利用符号来判断完成解映射，在发送端映射完成后的点落在星座图上的第一象限内的话符号为(+，+)，对应00；12)：对完成OFDM解调且已解QPSK映射后的串行数据进行Viterbi译码，使用最大似然解码，13)：在译码完成以后，就利用接收端的通信串口来完成数据的传输，并且在接收终端进行显示。