專利名稱：電力線通信的定時同步和擴頻因子檢測系統(tǒng)及其方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電力線通信的定時同步和擴頻因子檢測系統(tǒng)及其方法。
背景技術：
在電能表集抄系統(tǒng)中，載波芯片通過RS232或RS484等接口，讀取電能表的數據，將數據調制在幾十至幾百KHz的載波頻率上并通過耦合器加載到電力線發(fā)送出去；接收端的集抄器接收多達數百個電表的數據，并通過電話線或以無線方式傳送到電力管理部門。在接收端的集抄器中，帶通濾波器將有信號的載波從電力線上分離出來后，載波芯片對信號進行解調還原出原來的數據。通信的載體即現成的電力線，無需象485抄表一樣重新鋪設通信線路。也不象無線傳輸那樣需要復雜的發(fā)送接收設備來傳輸信息。它無需架設額外的通信線路，也不占用寶貴的無線頻譜資源，是公認的用于遠程集抄系統(tǒng)的最佳選擇。而在傳統(tǒng)的數據通信系統(tǒng)中，有利用HDLC協(xié)議的幀結構用于電力線通信，該幀結構具體如下
標志序列地址字段控制字段息字段幀校驗字段標志序列根據HDLC協(xié)議規(guī)定，所有信息傳輸必須以一個標志序列開始，且以同一個序列結束。這個標志序列是01111110，稱標志序列。從開始標志到結束標志之間構成一個完整的信息單位，稱為一巾貞。所有的信息是以巾貞的形式傳輸的，而標志字符提供了每一巾貞的邊界。接收端可以通過搜索"01111110"來探知幀的開頭和結束，以此建立幀同步。在標志序列之后，可以有一個地址字段(8或多比特)和一個控制字段(8或16比特)。地址字段用來規(guī)定與之通信的接收站的地址。控制字段可規(guī)定若干個命令。跟在控制字段之后的是信息字段(長度可以為O或8的整數倍)。信息字段包含有要傳送的數據。幀校驗字段(16或32比特)用于對幀進行循環(huán)冗余校驗，其校驗范圍從地址字段的第I比特到信息字段的最后一比特的序列。因此為便于同步字的檢測，同步字的長度是固定的。這導致在高信噪比情況下，同步字的長度可能超過正確檢測的需求，降低了數據傳輸效率。在低信噪比情況下，同步字又有可能沒有得到足夠的保護，導致接收器不能正確的檢測到同步字。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供了一種電力線通信的定時同步和擴頻因子檢測系統(tǒng)及其方法。為達到上述目的，本發(fā)明采用第一技術方案一種電力線通信的定時同步和擴頻因子檢測系統(tǒng)，其包括用于接收數據幀的若干個同步檢測器、和與所述同步檢測器的輸出相連的一選擇器邏輯，而同步檢測器包括第一級相關器、和與第一級相關器的輸出相連的第二級相關器，其中數據幀包括位于起始的同步字、控制字、訓練字、和幀有效數據。
所述同步字采用層次結構來構造A= [a0 al a2 ... a15]B= [b0 b1 b2 …bn]其中A是外碼，長度為16出是內碼，k是B序列的長度，整體代碼等于(b a)必表不克羅內克積，每個a, b取值+1或-I。所述控制字至少包括幀類型、和幀長度信息，而幀有效數據則至少包括源地址、目的地址、電表數據、校驗位信息。為達到上述目的，本發(fā)明采用第二技術方案一種電力線通信的定時同步和擴頻因子檢測方法，其特征在于構建數據幀，其至少包括位于起始的同步字、控制字、訓練字、和幀有效數據，其中同步字至少有2種不同長度，以對應不同的擴頻因子；根據信道的質量選擇不同的擴頻因子，直接擴頻用于同步字之后的控制字、訓練字、和幀有效數據并通過發(fā)射機發(fā)送；同時接收機檢測數據幀同步字的起始位置和種類，通過起始位置，得到定時同步信息；通過同步字種類，得到擴頻因子；接收機解調控制字、訓練字和幀有效數據。優(yōu)選地，本發(fā)明進一步包括用于接收數據幀的若干個同步檢測器、和與所述同步檢測器的輸出相連的一選擇器邏輯，而同步檢測器包括第一級相關器、和與第一級相關器的輸出相連的第二級相關器。優(yōu)選地，所述同步字采用層次結構來構造A= [a0 al a2 ... a15]B= [b0 b1 b2 …V1]其中A是外碼，長度為16出是內碼，k是B序列的長度，整體代碼等于(b a)適表不克羅內克積，每個a, b取值+1或-I。優(yōu)選地，所述控制字至少包括幀類型、和幀長度，而幀有效數據則至少包括源地址、目的地址、電表數據、校驗位信息。本發(fā)明優(yōu)點是本發(fā)明中的同步碼具有特別好的自相關及互相關特性，使得接收機可以得到精確的定時信息和較好地區(qū)分不同的同步字，而且同步碼具有分層結構，使接收端的檢測電路可以大大簡化。


下面結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述圖I為本發(fā)明中聯(lián)合檢測器的結構示意圖。圖2為本發(fā)明中同步代碼檢測器的電路示意圖。圖3為本發(fā)明擴頻因子=1同步長度為128的同步碼的自相關性能圖。圖4為本發(fā)明擴頻因子=1同步長度為128的同步碼和擴頻因子=2同步長度為256的同步碼之間的互相關性能圖。
具體實施例方式實施例參照圖1-4所示，本發(fā)明提供了一種電力線通信的定時同步和擴頻因子檢測方法的實施例，其中數據幀包括位于起始的同步字、控制字、訓練字、和幀有效數據，格式如下
權利要求
1.一種電力線通信的定時同步和擴頻因子檢測系統(tǒng)，其特征在于其包括用于接收數據幀的若干個同步檢測器、和與所述同步檢測器的輸出相連的一選擇器邏輯，而同步檢測器包括第一級相關器、和與第一級相關器的輸出相連的第二級相關器，其中數據幀包括位于起始的同步字、控制字、訓練字、和幀有效數據，其中同步字長度可變。
2.根據權利要求I所述的一種電力線通信的定時同步和擴頻因子檢測系統(tǒng)，其特征在于所述同步字采用層次結構來構造A-Ea0 Q-I a2 ... a15]B= [b0 b1 b2 …bk_J其中A是外碼，長度為16 ;B是內碼，k是B序列的長度，整體代碼等于(b 0a)必表示克羅內克積，每個a，b取值+1或-I。
3.根據權利要求I或2所述的一種電力線通信的定時同步和擴頻因子檢測系統(tǒng)，其特征在于所述控制字至少包括幀類型、和幀長度，而幀有效數據則至少包括源地址、目的地址、電表數據、校驗位信息。
4.一種電力線通信的定時同步和擴頻因子檢測方法，其特征在于其包括以下步驟構建數據幀，其至少包括位于起始的同步字、控制字、訓練字、和幀有效數據，其中同步字至少有2種不同長度，以對應不同的擴頻因子；根據信道的質量選擇不同的擴頻因子，直接擴頻用于同步字之后的控制字、訓練字、和幀有效數據并通過發(fā)射機發(fā)送；同時接收機檢測數據幀同步字的起始位置和種類，通過起始位置，得到定時同步信息；通過同步字種類，得到擴頻因子；接收機解調控制字、訓練字和幀有效數據。
5.根據權利要求4所述的一種電力線通信的定時同步和擴頻因子檢測方法，其特征在于其包括用于接收數據幀的若干個同步檢測器、和與所述同步檢測器的輸出相連的一選擇器邏輯，而同步檢測器包括第一級相關器、和與第一級相關器的輸出相連的第二級相關器。
6.根據權利要求5所述的一種電力線通信的定時同步和擴頻因子檢測方法，其特征在于所述同步字采用層次結構來構造A _&2 ··· ￡1^5-1B= [b0 b1 b2 …bk_J其中A是外碼，長度為16 ；B是內碼，k是B序列的長度，整體代碼等于(b a}，(g表不克羅內克積，每個a，b取值+1或-I。
7.根據權利要求4或5或6所述的一種電力線通信的定時同步和擴頻因子檢測方法，其特征在于所述控制字至少包括幀類型、和幀長度信息，而幀有效數據則至少包括源地址、目的地址、電表數據、校驗位信息。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電力線通信的定時同步和擴頻因子檢測系統(tǒng)及其方法，其包括用于接收數據幀的若干個同步檢測器、和與所述同步檢測器的輸出相連的一選擇器邏輯，而同步檢測器包括第一級相關器、和與第一級相關器的輸出相連的第二級相關器，其中數據幀包括位于起始的同步字、控制字、訓練字、和幀有效數據。本發(fā)明中的同步碼具有特別好的自相關及互相關特性，使得接收機可以得到精確的定時信息和較好地區(qū)分不同的同步字，而且同步碼具有分層結構，使接收端的檢測電路可以大大簡化。
文檔編號H04L7/10GK102932109SQ20121047047
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月19日 優(yōu)先權日2012年11月19日
發(fā)明者張波, 張濤 申請人:張波