[发明专利]用于电力线载波扩频通信的速率自适应系统及方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及电力线载波通信领域，具体涉及用于电力线载波扩频通信的速率自适应系统及方法。

【背景技术】

低压电力线载波通信是电力通信系统中最基本的一种通信方式，它是利用电力线作为传输通道，不需单独架设线路和维护线路，而且电力线路结构坚固，因此电力线载波通信也是电力系统中特有的通信方式，目前已广泛应用于集中抄表、智能家居、智能楼宇等领域。然而低压电力线网络结构和负荷复杂、工作环境恶劣、信号衰减大，低压电力线信道噪声干扰和时变衰减是其固有的缺陷，这造成了电力线传输数据速率较低、可靠性也比较差，严重制约了电力线载波通信技术的推广应用。目前国家正在大力推动智能电网的建设，而低压载波通信作为一种解决智能电网中存在的“最后一公里”问题的重要技术手段，将会发挥越来越大的作用。因此解决低压电力线载波通信的可靠性、提高通信速率成为了发展低压载波通信技术的关键。

扩频通信是目前电力线载波通信领域应用较为广泛的一种通信技术。该技术虽然具有抗干扰能力强，保密性好，抗衰落、抗多径干扰能力强，具有多址能力、易于实现码分多址等优点，然而在实际应用过程中还不尽如人意，存在通信成功率不高、通信速率较慢等问题。电力线载波扩频通信的通信速率与实时通信环境息息相关，环境好时（噪声干扰较少、衰减较小、电力线布线规范），在不影响通信质量的情况，通信速度可适当提高；环境恶劣时（噪声干扰大时、衰减较大、电力线布线复杂），可适当降低通信速度，以换取较高的通信可靠性。在无线通信领域，已经有一些速率自适应的方法，但这些方法并不一定适合应用于电力线载波。

扩频通信是通过注入一个更高频率的信号将基带信号扩展到一个更宽的频带内的通信系统，即发射信号的能量被扩展到一个更宽的频带内使其看起来如同噪声一样。扩展带宽与初始信号之比称为处理增益(dB)，典型的扩频处理增益可以从10dB到60dB。

典型的扩频技术，如直序扩频，是在信号发射之前的引入相应的扩频码，这个过程称为扩频处理，结果将信息扩散到一个更宽的频带内。在接收链路中数据恢复之前移去扩频码，称为解扩。解扩是在信号的原始带宽上重新构建信息。显然，在信息传输通路的收发两端都需要预先知道扩频码，并且扩频码的长度直接决定着扩频增益。

在实际的系统中，一般扩频后的码元速率是恒定的，当改变PN码的长度时，就相应地改变了扩频增益，进而改变了基带数据的传输速率。PN码一般情况选择M序列，只有接收到的码元匹配到相应的PN码时，才能成功解扩出数据。在发送数据时，根据接收信号的信噪比来确定发送数据的PN码，当信噪比较高时，选择较短的PN码，这样基带传输速率将提高，当信噪比较低时，选择较长的PN码，增加了扩频增益，提高了抗干扰性能。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种用于电力线载波扩频通信的速率自适应系统及方法，可以实时检测通信环境，根据实时检测结果自动调整通信速率。上述目的由以下技术方案实现：

一种用于电力线载波扩频通信的速率自适应系统，包括接收装置和发送装置；

接收装置包括：输入信号调理模块，用于将输入信号转换成采样模块能够识别的时间上、幅值上都连续的模拟信号；AD采样模块，用于将所述时间上、幅值上都连续的模拟信号转换成时间上离散、幅值上连续的离散模拟信号；解调模块，对所述时间上离散、幅值上连续的离散模拟信号解调，得到扩频数据序列；扩频码匹配及解扩模块，用于为所述扩频数据序列匹配合适的扩频码，对所述扩频数据序列进行解扩,得到基带二进制数据流；基带数据形成模块，将解扩后的数据处理为原始的基带数据；

发送装置包括：待发数据组织模块，对待发送数据进行格式化，并添加帧同步头；速率选择模块，选择扩频码并对待发送数据进行扩频处理；信号调制模块，用于对扩频信号进行调制；耦合放大模块，用于对通信信号进行放大，并耦合到电力线上；

其特征在于：接收装置还包括信噪比检测模块，根据所述时间上离散、幅值上连续的离散模拟信号计算信噪比；发送装置的速率选择模块接收所述信噪比并根据信噪比选择合适的扩频码并对待发送数据进行扩频处理。

一种用于电力线载波扩频通信的速率自适应方法，包括接收和发送两个流程；