本發(fā)明涉及一種適用于電力線信道的斷續(xù)包絡載波調(diào)制方法，屬于電力線載波通信及控制領域。

背景技術：

近年來，電力線載波通信技術在用電信息采集系統(tǒng)中逐步得到廣泛的應用，但由于電力線是一種非均勻分布的傳輸線，起初只是用來傳輸電能的，不同于傳統(tǒng)的通信傳輸介質(zhì)如雙絞線、同軸電纜、光纖等，電力網(wǎng)絡的信道特性十分復雜。主要體現(xiàn)在信道存在強時變性及多徑效應，具有嚴重的頻率彌散性及時間選擇性；存在大量白噪聲、有色噪聲以及脈沖干擾；線路的阻抗小而且阻抗隨著信號頻率和時間有較大變化，這對載波信號的衰減非常嚴重。另一方面，用電信息采集系統(tǒng)對載波通信傳輸速率、傳輸時延等提出了更高的要求，而電力線載波的頻譜資源又十分緊張，提升電力線載波通信的頻譜效率迫在眉睫。

為了應對電力線載波通信惡劣的傳輸環(huán)境，為用電信息采集業(yè)務的深化應用提供堅實的物理層通信環(huán)境，并進一步提升載波通信頻譜效率。鼎信通訊在對電力線載波通信信道特點及各種調(diào)制方式深入研究的基礎之上，提出斷續(xù)包絡載波調(diào)制(iecm，intermittentenvelopecarriermodulation)方法，現(xiàn)場運行結(jié)果表明，該方法極大提升了載波通信成功率，且改善了信號的功率譜密度，提升了系統(tǒng)的頻譜效率。

技術實現(xiàn)要素：

電力線載波通信環(huán)境及其惡劣，基于對電力線通信環(huán)境的深入研究，得到電力線信道噪聲、阻抗、衰減特點。一般而言，電力線信道下噪聲具有時變特性且具有與交流電周期接近的周期性趨勢，同時，電力線交流市電過零時刻噪聲一般較弱，非過零點時刻噪聲變化更加豐富；阻抗范圍變化較大，且具有周期性變化趨勢，過零時刻于與非過零時刻有一定差異但是一段時間內(nèi)，阻抗變化比較穩(wěn)定，相同地點，各頻點變化趨勢較為明顯；信號的衰減不僅與傳輸距離有關，信號在電力線上的駐波、發(fā)射等現(xiàn)象以及大量分支的存在使信號衰減及其復雜，衰減也有一定的周期性變化趨勢，過零時刻于非過零時刻存在差異，但是一段時間內(nèi)衰減變化較為恒定。

另一方面，隨著電采業(yè)務及其深化應用對載波傳輸速率、傳輸時延等要求的提高，基于當前的載波系統(tǒng)研發(fā)更高速率、更低時延、更靈活組網(wǎng)特性的載波系統(tǒng)迫在眉睫。而實現(xiàn)上述目的最直接的方式即增加傳輸信息的頻點數(shù)量，然而當前多數(shù)調(diào)制方式存在功率譜密度衰減較慢，帶內(nèi)信號功率占比不高帶外功率泄露較為嚴重的問題，這極大限制了多頻點網(wǎng)絡的部署效果，限制了電力線載波通信的發(fā)展。

基于上述分析，提出一種斷續(xù)包絡載波調(diào)制方法，該方法不但極好的適應電力線信道環(huán)境，且改善了信號的功率譜密度，降低了帶外干擾，為多頻點網(wǎng)絡靈活部署提供了堅實的基礎。

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所提調(diào)制方法基帶-頻帶信號波形對照圖；

圖2為本發(fā)明調(diào)制方法功率譜密度曲線；

圖3為本發(fā)明斷續(xù)調(diào)制方法示意圖；

圖4為本發(fā)明斷續(xù)調(diào)制方法各支路信號波形示意圖；

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合本發(fā)明實施例附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案做進一步清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明實施例的一種，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

基于對電力線信道環(huán)境的深入研究以及多種調(diào)制技術的分析，提出一種斷續(xù)包絡載波調(diào)制方法。該方法很好的適應了電力線信道環(huán)境的噪聲、阻抗、衰減特性，同時改善了信號的功率譜密度曲線，降低了信號能量的帶外擴散，提升了載波通信系統(tǒng)的可靠性與有效性。所提調(diào)制方法描述如下：

為了適應電力線載波通信信道環(huán)境，源節(jié)點首先對待傳信息做如下編碼處理。設交流市電的周期為ts，基帶信號的調(diào)制速率為rb，則對于某一條載波線路(信源發(fā)送芯片最多同時支持3路線路調(diào)制)，信源對每次取出有效信息，然后再傳輸的隔離信息，其中此隔離信息的前面n個bit為其前面有效信息的尾部nbit，后面nbit為其后面有效信息的頭部nbit，中間部分信息傳輸全1或全0信息。之后信源對此編碼信息分兩步進行調(diào)制，首先采用以下調(diào)制方式：

其中fc表示載波頻率，acos(πrbt-π/2)及-acos(πrbt-π/2)分別表示基帶信號為1/0時對應的調(diào)制信號包絡，此包絡根據(jù)基帶信號的傳輸速率動態(tài)調(diào)整，然后基于此包絡完成信號幅度、相位、頻率的調(diào)整，并得到第i(i＝1，2，3)路的調(diào)制信號si，mod_all。如圖1所示，通過上述調(diào)制方法，使信號連續(xù)性更強尤其在符號交替處降低了信號左右導數(shù)差距，極大改善了信號功率譜分布情況。以2psk調(diào)制作為參照，正常2psk調(diào)制方案時主瓣功率占比約為90.5％，而所提方案主瓣功率占比約為96.9％。可見其帶內(nèi)功率占比顯著提高，大大提升了信號的傳輸效率，從圖2可看出，所提方案信號的功率譜密度衰減更快，從而大大降低了不同頻率間的串擾，為多頻點載波通信系統(tǒng)的建設提供了堅實的基礎。

基于上述調(diào)制信號，源節(jié)點進一步進行斷續(xù)處理。源節(jié)點首先產(chǎn)生斷續(xù)基帶調(diào)制信號，此斷續(xù)基帶調(diào)制信號充分利用電力線載波信道噪聲、阻抗、衰減特性，可以有效避開電力線信道噪聲惡劣、阻抗及衰減不穩(wěn)定的時刻。斷續(xù)基帶調(diào)制信號的周期為則第i(i＝1，2，3)路斷續(xù)基帶調(diào)制信號一個周期的表達式如下：

對上式進行周期延拓，可得某路的斷續(xù)基帶調(diào)制信號源節(jié)點精確控制連續(xù)調(diào)制信號與斷續(xù)基帶調(diào)制信號同步，將兩者相乘可得此線路的斷續(xù)調(diào)制信號，調(diào)制過程如圖3所示；第i路傳輸信號表達式為smod_i＝si，mod_all*seli(t)，其傳輸波形如圖4所示。通過斷續(xù)調(diào)制，使得載波通信極好適應了電力線信道環(huán)境提升了通信成功率。另一方面，當此路的斷續(xù)基帶調(diào)制信號與連續(xù)載波信號不完全同步時，上述所提的對某一路信息的編碼規(guī)則，使得隔離信息部分包含前后有效信息的部分信息，則此時得到的斷續(xù)調(diào)制信號也不會損失有效傳輸信息，大大提升了傳輸?shù)聂敯粜浴?/p>

最后需要說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解；其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實施例技術方案的精神和范圍。