專利名稱:電力線載波通信系統(tǒng)及通信方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種電力線載波通信領(lǐng)域,特別涉及一種針對(duì)不同傳輸模式進(jìn)行選擇的電力線載波通信系統(tǒng)及通信方法。
背景技術(shù):
電力線載波通信技術(shù)是一種利用電力線作為通信媒介來傳輸數(shù)據(jù)信息的通信方式,其以載波的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、語音、視頻等的傳輸通信?,F(xiàn)在該技術(shù)廣泛應(yīng)用于通信、電力、工業(yè)控制等行業(yè)領(lǐng)域,這種通信技術(shù)是當(dāng)今通信行業(yè)中一種先進(jìn)的技術(shù)。電力線載波通信技術(shù)一般包括借助35kV及以上電壓等級(jí)的高壓傳輸線作為通信媒介的高壓電力線載波通信 ’借助IOkV電壓等級(jí)的中壓傳輸線作為通信媒介的中壓電力線載波通信;以及借助380V或者220V的低壓傳輸線作為通信媒介的低壓電力線載波通 目。傳統(tǒng)的電力線載波通信主要利用高壓傳輸線作為高頻信號(hào)的傳輸通道,僅僅局限于傳輸遠(yuǎn)程控制信號(hào)等,應(yīng)用范圍窄,傳輸速率較低。目前,隨著電力線載波技術(shù)的不斷發(fā)展和社會(huì)的需要,電力載波通信正在轉(zhuǎn)向采用低壓配電網(wǎng)進(jìn)行載波通信,使得低壓電力線載波通信的技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用出現(xiàn)了方興未艾的局面。低壓電力線載波通信信道是一個(gè)時(shí)變信道,同一條信道在不同時(shí)間段由于干擾、 阻抗變化等因素而使得信道響應(yīng)函數(shù)不同;另外,處在網(wǎng)絡(luò)不同位置的終端節(jié)點(diǎn)由于路徑衰減顯著不同,使得與集中器的信道響應(yīng)函數(shù)也不同。這就要求處于網(wǎng)絡(luò)不同位置的終端節(jié)點(diǎn)采用不同傳輸參數(shù)與集中器進(jìn)行通信,例如近端節(jié)點(diǎn)可以需要降低發(fā)送功率、提高傳輸速率與集中器進(jìn)行通信,而遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)則需要提高發(fā)送功率、降低傳輸速率來取得可靠通 目?,F(xiàn)有低壓電力線載波通信解決方案中物理層采用的是固定速率傳輸方式。即使一些電力線載波通信設(shè)備開發(fā)商物理層提供多種傳輸模式,但是在現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試手動(dòng)修改物理層參數(shù)改變傳輸速率,交付使用后則不再修改。這種解決方案的缺點(diǎn)是在網(wǎng)絡(luò)安裝調(diào)試完畢后長(zhǎng)達(dá)數(shù)年的運(yùn)行過程中,物理層傳輸速率固定不變,不能正確反映信道變化情況,導(dǎo)致出現(xiàn)傳輸速率選擇過低或傳輸速率選擇過高的現(xiàn)象,系統(tǒng)的通信可靠性和通信效率處在比較低下的水平。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種電力線載波通信系統(tǒng)及通信方法,用于解決現(xiàn)有傳輸速率固定不變而導(dǎo)致通信可靠性和通信效率比較低下的問題。本發(fā)明一方面提供一種電力線載波通信系統(tǒng),包括物理層單元和介質(zhì)訪問控制層單元,第一通信接口,與所述物理層單元建立通信連接;所述物理層單元支持多種傳輸模式;所述傳輸模式中的傳輸參數(shù)包括調(diào)制方式、信道編碼碼率、重復(fù)編碼的重復(fù)次數(shù);第二通信接口,與所述介質(zhì)訪問控制層單元建立通信連接;傳輸模式選擇單元,用于根據(jù)從所述介質(zhì)訪問控制層單元獲得的電力線載波通信系統(tǒng)在通信過程獲得的信息,為所述物理層單元選定一種傳輸模式,配置與當(dāng)前通信信道對(duì)應(yīng)的傳輸速率。可選地,所述傳輸模式選擇單元為獨(dú)立于所述介質(zhì)訪問控制層單元的器件??蛇x地,所述傳輸模式選擇單元集成在所述介質(zhì)訪問控制層單元內(nèi)。本發(fā)明在另一方面提供應(yīng)用于上述電力線載波通信系統(tǒng)的電力線載波通信方法, 包括在所述傳輸模式選擇單元中預(yù)存多種傳輸模式;所述傳輸模式中的傳輸參數(shù)包括調(diào)制方式、信道編碼碼率、重復(fù)編碼的重復(fù)次數(shù);根據(jù)所述介質(zhì)訪問控制層單元中獲得的電力線載波通信系統(tǒng)在通信過程獲得的信息和預(yù)設(shè)的算法規(guī)則,為所述物理層單元選定一種傳輸模式??蛇x地,當(dāng)所述電力線載波通信系統(tǒng)支持確認(rèn)/否認(rèn)應(yīng)答幀時(shí),當(dāng)收到一個(gè)否認(rèn)信號(hào)或等待確認(rèn)/否認(rèn)應(yīng)答幀超時(shí),在當(dāng)前傳輸速率組合基礎(chǔ)上降低一級(jí)(或多級(jí))的傳輸速率;當(dāng)連續(xù)收到M個(gè)確認(rèn)信號(hào),在當(dāng)前傳輸速率組合基礎(chǔ)上提高一級(jí)的傳輸速率,其中,M >= 2??蛇x地,當(dāng)所述電力線載波通信系統(tǒng)不支持確認(rèn)/否認(rèn)應(yīng)答幀時(shí),當(dāng)收到重傳指令時(shí),在當(dāng)前傳輸速率組合基礎(chǔ)上降低一級(jí)(或多級(jí))的傳輸速率;當(dāng)連續(xù)M次傳送都成功,即在連續(xù)M次的過程中,沒有收到重傳指令,則在當(dāng)前傳輸速率基礎(chǔ)上提高一級(jí)的傳輸速率,其中,M >= 2。可選地,針對(duì)傳輸模式中的調(diào)制方式、碼率、重復(fù)編碼的重復(fù)次數(shù),假定所述電力線載波通信系統(tǒng)支持的傳輸模式的組合個(gè)數(shù)是N ;首先由所述物理層單元提供一張映射查找表,一個(gè)傳輸模式的組合映射一個(gè)信號(hào)干擾噪聲比SINR區(qū)間;在通信運(yùn)行過程中,所述物理層單元進(jìn)行SINR計(jì)算,并將計(jì)算結(jié)果反饋給所述介質(zhì)訪問控制層單元,由所述介質(zhì)訪問控制層單元進(jìn)行濾波處理;查看經(jīng)濾波處理后的SINR值落入的SINR區(qū)間,選定所述 SINR區(qū)間中的傳輸參數(shù)。可選地,所述介質(zhì)訪問控制層單元進(jìn)行濾波處理是通過如下方法得到的經(jīng)過α 濾波后當(dāng)前時(shí)刻的SINR值SINR° (i)等于前一時(shí)刻經(jīng)過α濾波后的SINR值SINR° (i_l) 與第一系數(shù)(l-α)的乘積加上當(dāng)前時(shí)刻物理層上報(bào)的SINR值SINR(i)與第二系數(shù)α的乘積所得的和,其中,第二系數(shù)α的范圍為大于O且小于等于I。本發(fā)明的電力線載波通信系統(tǒng)及通信方法,獲得通信信道在通信運(yùn)行過程中的信息(即,能正確反映出通信信道的變化情況),從而據(jù)此選定一種傳輸模式,配置與當(dāng)前通信信道對(duì)應(yīng)的傳輸速率。相比于傳輸速率固定的現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明可以正確反映信道變化情況并自適應(yīng)調(diào)整傳輸速率,提高電力線載波通信的通信可靠性和通信效率。
圖I顯示了本發(fā)明的電力線載波通信系統(tǒng)在第一實(shí)施方式中的模塊示意圖。圖2顯示了本發(fā)明的電力線載波通信系統(tǒng)在第二實(shí)施方式中的模塊示意圖。圖3顯示了本發(fā)明的電力線載波通信方法的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有低壓電力線載波通信解決方案中物理層采用的是固定速率傳輸方式,由于物理層傳輸速率固定不變,不能正確反映信道變化情況,導(dǎo)致出現(xiàn)傳輸速率選擇過低或傳輸速率選擇過高的現(xiàn)象,系統(tǒng)的通信可靠性和通信效率處在比較低下的水平。因此,本發(fā)明的發(fā)明人對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn),能實(shí)時(shí)獲得通信信道在通信運(yùn)行過程中的信息,從而可以根據(jù)通信信道的實(shí)際狀況而選定一種傳輸模式,配置與當(dāng)前通信信道對(duì)應(yīng)的傳輸速率,提高電力線載波通信的通信可靠性和通信效率。。以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式,本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實(shí)施方式
加以實(shí)施或應(yīng)用,本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用,在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。需要說明的是,本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想, 遂圖示中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制,其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變,且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。請(qǐng)參見圖1,顯示了本發(fā)明電力線載波通信系統(tǒng)在第一實(shí)施方式中的模塊示意圖。 如圖I所示,所述電力線載波通信系統(tǒng)包括有物理層單元I、介質(zhì)訪問控制(MediaAccess Control, MAC)層單元3,以及位于物理層單元I與介質(zhì)訪問控制層單元3之間傳輸模式選擇單元22,傳輸模式選擇單元22是利用第一通信接口 21與物理層單元I建立通信連接的, 利用第二通信接口 23與介質(zhì)訪問控制層單元3建立通信連接的。以下對(duì)上述各單元進(jìn)行進(jìn)一步詳述。第一通信接口 21,與物理層單元I建立通信連接。在本實(shí)施例中,物理層單元I可以支持多種傳輸模式,所述傳輸模式中包括調(diào)制方式、信道編碼碼率、重復(fù)編碼的重復(fù)次數(shù)等傳輸參數(shù)。根據(jù)所述傳輸參數(shù)中調(diào)制方式、信道編碼碼率、重復(fù)編碼的重復(fù)次數(shù)的不同選取值,可以獲得組成具有不同傳輸速率的多種傳輸模式。第二通信接口 23,與介質(zhì)訪問控制層單元3建立通信連接;傳輸模式選擇單元22,用于根據(jù)從介質(zhì)訪問控制層單元3獲得的電力線載波通信系統(tǒng)和/或通信信道在通信運(yùn)行過程中的信息和預(yù)設(shè)的算法規(guī)則,為物理層單元I選定一種傳輸模式,配置與當(dāng)前通信信道對(duì)應(yīng)的傳輸速率。請(qǐng)參見圖2,顯示了本發(fā)明電力線載波通信系統(tǒng)在第二實(shí)施方式中的模塊示意圖。 如圖2所示,所述電力線載波通信系統(tǒng)包括有物理層單元I、介質(zhì)訪問控制層單元3,以及位于物理層單元I與介質(zhì)訪問控制層單元3之間傳輸模式選擇單元22’,傳輸模式選擇單元 22’是利用第一通信接口 21’與物理層單元I建立通信連接的,利用第二通信接口 23’與介質(zhì)訪問控制層單元3建立通信連接的??梢钥闯?,第二實(shí)施方式與第一實(shí)施方式相比較,兩者的區(qū)別在于傳輸模式選擇裝置的設(shè)置位置有所不同。在第一實(shí)施方式中,傳輸模式選擇裝置2是一個(gè)獨(dú)立于介質(zhì)訪問控制層單元3的器件,而在第二實(shí)施方式中,傳輸模式選擇裝置2’是集成在介質(zhì)訪問控制層單元3內(nèi)的,具有集成度高的優(yōu)點(diǎn)。圖3顯示了本發(fā)明電力線載波通信方法的流程示意圖。如圖3所示,所述電力線載波通信方法包括
步驟SI I,在所述傳輸模式選擇單兀中預(yù)存多種傳輸模式。所述傳輸模式中的傳輸參數(shù)包括調(diào)制方式、信道編碼碼率、重復(fù)編碼的重復(fù)次數(shù)。根據(jù)所述傳輸參數(shù)中調(diào)制方式、 信道編碼碼率、重復(fù)編碼的重復(fù)次數(shù)的不同選取值,可以獲得組成具有不同傳輸速率的多種傳輸模式。步驟S13,從所述介質(zhì)訪問控制層單元獲得電力線載波通信系統(tǒng)在通信過程獲得的信息;步驟S15,根據(jù)所獲得的通信信道的信息,并結(jié)合預(yù)設(shè)的算法規(guī)則,為所述物理層單元選定一種傳輸模式,配置與當(dāng)前通信信道對(duì)應(yīng)的傳輸速率。以下以具體實(shí)例對(duì)上述描述進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例一:針對(duì)支持確認(rèn)(ACK,ACKnowledgment) / 否認(rèn)(NACK, Negative ACKnowledgement) 應(yīng)答幀的電力線載波通信系統(tǒng)。對(duì)包括調(diào)制方式、碼率、重復(fù)編碼重復(fù)次數(shù)在內(nèi)傳輸參數(shù),系統(tǒng)的缺省值設(shè)置不失一般性設(shè)定為如BPSK調(diào)制(Binary Phase Shift Keying,雙相移相鍵控)、1/2碼率(母碼碼率)、重復(fù)編碼次數(shù)為I。假定系統(tǒng)支持的這些傳輸參數(shù)的組合個(gè)數(shù)為N,對(duì)這N組參數(shù)的組合按傳輸速率從高到低排序。當(dāng)收到一個(gè)NACK信號(hào)或等待ACK/NACK應(yīng)答幀超時(shí),則在當(dāng)前傳輸速率組合基礎(chǔ)上降低一級(jí)或多級(jí)的傳輸速率;當(dāng)連續(xù)收到M(M >= 2)個(gè)ACK信號(hào),則在當(dāng)前傳輸速率組合基礎(chǔ)上提高一級(jí)的傳輸速率。實(shí)施例二 :針對(duì)不支持確認(rèn)(ACK)/否認(rèn)(NACK)應(yīng)答幀的電力線載波通信系統(tǒng)。在電力線載波通信系統(tǒng),抄表是最重要的應(yīng)用之一,抄收的是日凍結(jié)數(shù)據(jù)。當(dāng)集中器發(fā)出抄收指令一次抄收不成功,會(huì)進(jìn)行重抄,即再次發(fā)出抄收指令。為了提高通信成功概率,當(dāng)收到重抄指令,在當(dāng)前傳輸速率組合基礎(chǔ)上降低一級(jí)或多級(jí)的傳輸速率。如果連續(xù)M(M>=2)次抄收都成功,即在連續(xù)M次的抄收過程中,沒有收到重抄指令,則在當(dāng)前傳輸速率基礎(chǔ)上提高一級(jí)的傳輸速率。實(shí)施例三對(duì)包括調(diào)制方式、碼率、重復(fù)編碼重復(fù)次數(shù)在內(nèi)傳輸參數(shù),假定電力線載波通信系統(tǒng)可支持的傳輸模式的組合個(gè)數(shù)是N。首先由物理層單元提供一張映射查找表,一個(gè)傳輸模式的組合映射一個(gè)信號(hào)干擾噪聲比(Signal to Interference plus Noise Ratio, SI NR) 區(qū)間,這樣N個(gè)傳輸模式的組合就映射得到N個(gè)SINR區(qū)間。映射的規(guī)則是在這個(gè)SINR區(qū)間內(nèi),電力線載波通信系統(tǒng)的誤比特率(Bit Error Ratio, BER)或誤巾貞率(Frame Error Rate, FER)不高于系統(tǒng)要求的誤比特率BER或誤幀率FER。電力線載波通信系統(tǒng)在通信運(yùn)行過程中,物理層單元進(jìn)行SINR計(jì)算,并將計(jì)算結(jié)果反饋給介質(zhì)訪問控制層單元。由介質(zhì)訪問控制層單元對(duì)SINR按以下公式進(jìn)行濾波處理SINRa (i) = (1-a )*SINRa (i-l) + a *SINR(i),a e (0,I];其中,SINR(i)表示當(dāng)前時(shí)刻物理層上報(bào)的SINR值;SINRa (i-1)表示前一時(shí)刻經(jīng)過α濾波后的SINR值;SINRa (i)表示經(jīng)過α濾波后當(dāng)前時(shí)刻的SINR值。
查看濾波處理后的SINR° (i)值落在的哪一個(gè)SINR區(qū)間,這一個(gè)SINR區(qū)間所對(duì)應(yīng)的調(diào)制方式、碼率、重復(fù)編碼重復(fù)次數(shù)組合即為選用的傳輸參數(shù)。綜上所述,本發(fā)明的電力線載波通信系統(tǒng)及通信方法,獲得通信信道在通信運(yùn)行過程中的信息(即,能正確反映出通信信道的變化情況),從而據(jù)此選定一種傳輸模式,配置與當(dāng)前通信信道對(duì)應(yīng)的傳輸速率。相比于傳輸速率固定的現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明可以正確反映信道變化情況并自適應(yīng)調(diào)整傳輸速率,提高電力線載波通信的通信可靠性和通信效率。上述實(shí)施例僅列示性說明本發(fā)明的原理及功效,而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范圍下,對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修改。因此,本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍,應(yīng)如權(quán)利要求書所列。
權(quán)利要求
1.一種電力線載波通信系統(tǒng),包括物理層單元和介質(zhì)訪問控制層單元,其特征在于,所述電力線載波通信系統(tǒng)還包括第一通信接口,與所述物理層單元建立通信連接;所述物理層單元支持多種傳輸模式; 所述傳輸模式中的傳輸參數(shù)包括調(diào)制方式、信道編碼碼率、重復(fù)編碼的重復(fù)次數(shù);第二通信接口,與所述介質(zhì)訪問控制層單元建立通信連接;傳輸模式選擇單元,用于根據(jù)從所述介質(zhì)訪問控制層單元獲得的電力線載波通信系統(tǒng)在通信過程獲得的信息,為所述物理層單元選定一種傳輸模式,配置與當(dāng)前通信信道對(duì)應(yīng)的傳輸速率。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電力線載波通信系統(tǒng),其特征在于,所述傳輸模式選擇單元為獨(dú)立于所述介質(zhì)訪問控制層單元的器件。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電力線載波通信系統(tǒng),其特征在于,所述傳輸模式選擇單元集成在所述介質(zhì)訪問控制層單元內(nèi)。
4.一種應(yīng)用于如權(quán)利要求I至3中任一所述電力線載波通信系統(tǒng)的電力線載波通信方法,其特征在于,包括在所述傳輸模式選擇單元中預(yù)存多種傳輸模式;所述傳輸模式中的傳輸參數(shù)包括調(diào)制方式、信道編碼碼率、重復(fù)編碼的重復(fù)次數(shù);根據(jù)所述介質(zhì)訪問控制層單元中獲得的電力線載波通信系統(tǒng)在通信過程獲得的信息和預(yù)設(shè)的算法規(guī)則,為所述物理層單元選定一種傳輸模式。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力線載波通信方法,其特征在于當(dāng)所述電力線載波通信系統(tǒng)支持確認(rèn)/否認(rèn)應(yīng)答幀時(shí),當(dāng)收到一個(gè)否認(rèn)信號(hào)或等待確認(rèn)/否認(rèn)應(yīng)答幀超時(shí),在當(dāng)前傳輸速率組合基礎(chǔ)上降低一級(jí)(或多級(jí))的傳輸速率;當(dāng)連續(xù)收到M個(gè)確認(rèn)信號(hào),在當(dāng)前傳輸速率組合基礎(chǔ)上提高一級(jí)的傳輸速率,其中,M > = 2。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力線載波通信方法,其特征在于當(dāng)所述電力線載波通信系統(tǒng)不支持確認(rèn)/否認(rèn)應(yīng)答幀時(shí),當(dāng)收到重傳指令時(shí),在當(dāng)前傳輸速率組合基礎(chǔ)上降低一級(jí)(或多級(jí))的傳輸速率;當(dāng)連續(xù)M次傳送都成功,即在連續(xù)M 次的過程中,沒有收到重傳指令,則在當(dāng)前傳輸速率基礎(chǔ)上提高一級(jí)的傳輸速率,其中,M > =2。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力線載波通信方法,其特征在于針對(duì)傳輸模式中的調(diào)制方式、碼率、重復(fù)編碼的重復(fù)次數(shù),假定所述電力線載波通信系統(tǒng)支持的傳輸模式的組合個(gè)數(shù)是N;首先由所述物理層單元提供一張映射查找表,一個(gè)傳輸模式的組合映射一個(gè)信號(hào)干擾噪聲比SINR區(qū)間;在通信運(yùn)行過程中,所述物理層單元進(jìn)行SINR計(jì)算,并將計(jì)算結(jié)果反饋給所述介質(zhì)訪問控制層單元,由所述介質(zhì)訪問控制層單元進(jìn)行濾波處理;查看經(jīng)濾波處理后的SINR值落入的SINR區(qū)間,選定所述SINR區(qū)間中的傳輸參數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電力線載波通信方法,其特征在于,所述介質(zhì)訪問控制層單元進(jìn)行濾波處理是通過如下方法得到的經(jīng)過α濾波后當(dāng)前時(shí)刻的SINR值SINR° (i)等于前一時(shí)刻經(jīng)過α濾波后的SINR值 SINRa (i-1)與第一系數(shù)(Ι-a)的乘積加上當(dāng)前時(shí)刻物理層上報(bào)的SINR值SINR(i)與第二系數(shù)a的乘積所得的和,其中,第二系數(shù)a的范圍為大于O且小于等于I。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電力線載波通信系統(tǒng)及通信方法,所述電力線載波通信系統(tǒng)包括第一通信接口,與物理層單元建立通信連接;所述物理層單元支持多種傳輸模式;所述傳輸模式中的傳輸參數(shù)包括調(diào)制方式、信道編碼碼率、重復(fù)編碼的重復(fù)次數(shù);第二通信接口,與介質(zhì)訪問控制層單元建立通信連接;傳輸模式選擇單元,用于根據(jù)從所述介質(zhì)訪問控制層單元獲得的電力線載波通信系統(tǒng)在通信過程獲得的信息,為所述物理層單元選定一種傳輸模式,配置與當(dāng)前通信信道對(duì)應(yīng)的傳輸速率。相較于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明可以正確反映信道變化情況并自適應(yīng)調(diào)整傳輸速率,提高電力線載波通信的通信可靠性和通信效率。
文檔編號(hào)H04B3/54GK102594406SQ20121003683
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月17日
發(fā)明者邱賜云 申請(qǐng)人:鉅泉光電科技(上海)股份有限公司