專利名稱：基于擴頻的電力線信號檢測及獲取方法和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電力線載波通信技術，尤其涉及一種基于擴頻的電力線信號檢測及獲取方法和系統(tǒng)。
背景技術：
電力線載波通信是通過載波方式將各種信號(包括模擬信號和數字信號)在電力線上進行傳輸，主要為低壓電力用戶用電系統(tǒng)提供低成本的通信服務。盡管電力線載波通信的成本較低，但是，電力線通信經常會出現(xiàn)噪聲較高、衰減較強的情況，特別在多通道通信中，這些情況尤為明顯。進一步地，由于傳輸數據的通道受到噪聲干擾等影響，當發(fā)送端將信號發(fā)往接收端后，接收端較難從接收信號中檢測出發(fā)送端發(fā)送的傳輸數據，如此，難以保證電力線載波通信的性能。因此，希望可以提出一種用于解決上述問題的基于擴頻的電力線信號檢測及獲取方法和系統(tǒng)。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種基于擴頻的電力線信號檢測及獲取方法和系統(tǒng)，以有效提高電力線信號檢測的概率和信號獲取的準確度。根據本發(fā)明的一個方面，提供了一種基于擴頻的電力線信號檢測及獲取方法，該方法包括以下步驟:將幀前導信號進行擴頻處理的步驟；將包含幀信息的幀頭信號進行擴頻處理的步驟；通過幀前導信號檢測幀信息，通過幀頭信號獲取幀信息的步驟。根據本發(fā)明的另一個方面，還提供了一種基于擴頻的電力線信號檢測及獲取系統(tǒng)，包括:幀前導信號擴頻模塊，用于對幀前導信號進行擴頻處理；幀頭信號擴頻模塊，用于對包含幀信息的幀頭信號進行擴頻處理；信號檢測和獲取模塊，基于幀前導信號檢測幀信息并基于幀頭信號獲取幀信息。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:通過對幀前導信號和幀頭信號進行擴頻處理，提高了信號檢測的概率和通信效率，增強了電力線通信系統(tǒng)的可靠性，特別在多通道通信的情況下，可以準確獲取知發(fā)送端發(fā)送信息時具體采用的通道，以便于接收端準確地接收信息。


通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:圖1為根據本發(fā)明的電力線通信的流程圖2為根據本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的基于擴頻的電力線信號檢測及獲取方法流程圖；圖3為根據本發(fā)明另一個優(yōu)選實施例的基于擴頻的電力線信號檢測及獲取系統(tǒng)的示意性框圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。在具體說明本方案之前，對本方案涉及的電力線通信過程進行簡要說明，以更好地闡述本發(fā)明提供的技術方案。請參考圖1，圖1為根據本發(fā)明的電力線通信的流程圖。根據圖1，電力線通信的流程大致包括以下步驟:步驟S101，發(fā)送端確定傳輸數據的通道，發(fā)送數據。具體地，傳輸數據的通道可以為單個，也可以為多個。通常情況下，電力線載波通信采用的多通道進行數據的傳輸，因此，以多通道進行數據傳輸為例進行進一步地說明。其中，多通道可以是基于頻率進行劃分的多個頻段，也可以是基于時間劃分的多個時段，還可以是電力線通信領域采用的其他劃分方式。按照標準，中國國家電網允許電力線通信使用的頻段范圍為3k 500Khz，就以頻率劃分的多個通信通道而言，優(yōu)選將頻段劃分為95khz 125khz、173khz 203khz、251khz 281khz 或者 329khz 359khz 等區(qū)間。多通道通信情況下，發(fā)送端在多個傳輸數據的通道上選擇其中一個發(fā)送數據，然后等待接收端返回的應答信號，如果在預定響應時間內接收到接收端的應答信號，則表明該通道無法進行正常通信，發(fā)送端則會另外選擇通道重新發(fā)送數據，如果在預定響應時間內接收到接收端的應答信號，則表明該通道可以正常通信，則發(fā)送端將會選用該通道進行后續(xù)數據的傳輸。一般地，在數據傳輸之前，為了降低信號傳輸過程中的失真、衰減等問題，對信號進行調制、加密等處理。調制的過程是將發(fā)送端的基帶信號調制到特定頻率載波上，本方案中，調制的方式可以有多種，可以為模擬調制，也可以為數字調制。具體而言，模擬調制的方式包括 AM、FM、PM、DSB、SSB、VSB 等，數字調制的方式包括 FSK、PSK、MSK、GMSK, OFDM、CDMA
坐寸ο步驟102，接收端判斷信號傳輸所使用的通道，并準備信號的接收。具體地，在發(fā)送端調制過的信號發(fā)送到接收端時，接收端還需要判斷該信號的調制方式，只有在確定調制方式的情況下，才能對信號準備地解調。一般而言，接收端首先對信號進行模/數轉換，得到相應的采樣信號。為簡明起見，本發(fā)明對采樣的頻率不再作詳細說明，只要求所采用的采樣頻率可以檢測發(fā)送端采用的通道和調制方式即可。檢測出發(fā)送端采用的通道和調制方式后，接收端需要對信號進行解調和其他的一些處理，如解密。經過上文對電力線信號通信過程的簡要描述后，下文將對本發(fā)明提供的方案進行詳細說明。根據本發(fā)明的一個方面，提供了一種基于擴頻的電力線信號檢測及獲取方法。請參考圖2，圖2為根據本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的基于擴頻的電力線信號檢測及獲取方法流程圖。
根據圖2，基于擴頻的電力線信號檢測及獲取方法包括以下步驟:步驟S201，將幀前導信號進行擴頻處理的步驟。具體地，電力線通信中，信號都是以幀格式進行傳輸，幀的數據格式是固定的。發(fā)送端所發(fā)送的信號類型通常包括幀前導信號、幀頭信號和幀體信號。其中，所述的幀通常包括前導碼和幀開始符、目的地址和源地址、幀中部的數據包及結尾的校驗碼?，F(xiàn)有技術中，上述不同信號所采用的是同樣的頻段，如統(tǒng)一采用95 -125khz或者其他可用的頻段。本方案中，為了提高信號的識別概率，分別對幀前導信號和幀頭信號進行擴頻處理，使處理過的信號盡可能地占據最大寬度的頻譜。如上文所述，按照標準，中國國家電網允許電力線通信使用的頻段范圍為3k 500Khz，因此，為了提高信號的識別率，將幀前導信號盡可能地擴頻到最大范圍的頻段，使幀前導信號的頻率最大值達到500khz。由此，擴頻處理過程中，擴頻比越高，獲得的擴頻增益越高，電力線信號也就越容易被檢測。其中，擴頻處理的方法可以包括短時突發(fā)擴頻、自適應擴頻或者直接擴頻碼等，由于這些擴頻方法都屬于本領域的常用技術，在此不再贅述，只以其中的一個舉例說明。以直接擴頻碼為例，使用特定的擴頻碼對消息進行擴頻調制，將擴頻后的消息發(fā)送到接收端，判斷在預定響應時間內，是否接收到接收端返回的消息，如果是，則使用所選擇的擴頻碼對返回的消息進行解調，對解調后的消息進行處理，完成數據采集；否則，選用其他的擴頻碼，如更長的擴頻碼，對消息進行擴頻調制并再次將擴頻后的消息發(fā)送到接收端。步驟S202，將包含幀信息的幀頭信號進行擴頻處理的步驟。具體地，對包含幀信息的幀頭信號進行擴頻處理的步驟同S201，為簡明起見，此處不再贅述。步驟S203，通過幀前導信號檢測幀信息，通過幀頭信號獲取幀信息的步驟。具體地，在信號的檢測過程中，通常需要檢測每幀傳輸數據的前導信號，只有檢測到幀前導信號，接收端才能判定所接收到的信號是否為有效信號，以便進行后續(xù)的處理。如果幀前導信號檢測出現(xiàn)錯誤，將直接導致無法正常處理整個幀的數據，影響網絡通信的可靠性。即，幀前導信號最基本的作用是指示幀信息的到來，為幀信息的接收作準備。如果在幀信息到來時檢測不到，即丟幀，則電力線載波通信的質量會下降。由于在步驟201和步驟202中，對幀前導信號和幀頭信號進行了擴頻處理，因此，擴頻增益越大，越容易檢測到信號，一旦檢測到幀前導信號，即開始通過幀頭信號獲取準確的幀信息，進而獲知發(fā)送信號所使用的通道，以便于接收端準確地接收信號。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明所提供的基于擴頻的電力線信號檢測及獲取方法具有以下優(yōu)點:通過對幀前導信號進行擴頻處理，提高了信號檢測的概率，增強了電力線通信系統(tǒng)的可靠性。根據本發(fā)明的另一個方面，還提供了一種基于擴頻的電力線信號檢測及獲取系統(tǒng)。請參考圖3所示，圖3為根據本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的基于擴頻的電力線信號檢測及獲取系統(tǒng)示意圖。該系統(tǒng)包括:幀前導信號擴頻模塊301，用于對幀前導信號進行擴頻處理；幀頭信號擴頻模塊302，用于對包含幀信息的幀頭信號進行擴頻處理；信號檢測和獲取模塊303，基于幀前導信號檢測幀信息并基于幀頭信號獲取幀信肩、O下文將對上述模塊的工作流程進行詳細說明。具體地，電力線通信中，信號都是以幀格式進行傳輸，幀的數據格式是固定的。發(fā)送端所發(fā)送的信號類型通常包括幀前導信號、幀頭信號和幀體信號。其中，所述的幀通常包括前導碼和幀開始符、目的地址和源地址、幀中部的數據包及結尾的校驗碼。現(xiàn)有技術中，上述不同信號所采用的是同樣的頻段，如統(tǒng)一采用95 -125khz或者其他可用的頻段。本方案中，為了提高信號的識別概率，分別對幀前導信號和幀頭信號進行擴頻處理，使處理過的信號盡可能地占據最大寬度的頻譜。如上文所述，按照標準，中國國家電網允許電力線通信使用的頻段范圍為3k 500Khz，因此，為了提高信號的識別率，將幀前導信號盡可能地擴頻到最大范圍的頻段，使得幀前導信號的頻率最大值達到500khz。由此，擴頻處理過程中，擴頻比越高，獲得的擴頻增益越高，電力線信號也就越容易被檢測。其中，幀前導信號擴頻模塊所采用的擴頻處理方法可以包括短時突發(fā)擴頻、自適應擴頻或者直接擴頻碼等，由于這些擴頻方法都屬于本領域的常用技術，在此不再贅述，只以其中的一個舉例說明。以直接擴頻碼為例，使用特定的擴頻碼對消息進行擴頻調制，將擴頻后的消息發(fā)送到接收端，判斷在預定響應時間內，是否接收到接收端返回的消息，如果是，則使用所選擇的擴頻碼對返回的消息進行解調，對解調后的消息進行處理，完成數據采集；否則，選用其他的擴頻碼，如更長的擴頻碼，對消息進行擴頻調制并再次將擴頻后的消息發(fā)送到接收端。同理,基于巾貞頭信號擴頻模塊對包含巾貞信息的巾貞頭信號進行同樣的擴頻處理。在信號的檢測過程中，信號檢測模塊通常需要檢測每幀傳輸數據的前導信號，只有檢測到幀前導信號，接收端才能判定所接收到的信號是否為有效信號，以便進行后續(xù)的處理。如果幀前導信號檢測出現(xiàn)錯誤，將直接導致無法正常處理整個幀的數據，影響網絡通信的可靠性。即，幀前導信號最基本的作用是指示幀信息的到來，為幀信息的接收作準備。如果在幀信息到來時檢測不到，即丟幀，則電力線載波通信的質量會下降。由于幀前導信號擴頻模塊和幀頭信號擴頻模塊，對幀前導信號和幀頭信號分別進行了擴頻處理，因此，擴頻增益越大，越容易檢測到信號，一旦檢測到幀前導信號，即開始通過幀頭信號獲取準確的幀信息，進而獲知發(fā)送信號所使用的通道，以便于接收端準確地接收信號。一旦檢測到幀前導信號，即通過幀頭信號獲取準確的幀信息，進而獲知發(fā)送信號所使用的通道，以便于接收端準確地接收信號。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明所提供的基于擴頻的電力線信號檢測及獲取系統(tǒng)具有以下優(yōu)點:通過幀前導信號擴頻模塊和幀頭信號擴頻模塊分別對幀前導信號和幀頭信號進行擴頻處理，極大地提高了信號檢測的概率，增強了電力線通信系統(tǒng)的可靠性。對于本領域技術人員而言，本發(fā)明不限于上述所示實施例，在不背離本發(fā)明的精神的情況下，以其他具體形式實現(xiàn)本發(fā)明的方案，也屬于本發(fā)明保護的范圍之內，以上所揭露的僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發(fā)明之權利范圍，因此依本發(fā)明權利要求所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。
權利要求
1.一種基于擴頻的電力線信號檢測及獲取方法，該方法包括以下步驟: 將幀前導信號進行擴頻處理的步驟； 將包含幀信息的幀頭信號進行擴頻處理的步驟； 通過幀前導信號檢測幀信息，通過幀頭信號獲取幀信息的步驟。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，將所述幀前導信號的頻率擴頻到500khz。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，將所述包含幀信息的幀頭信號的頻率擴頻至Ij 500khz。
4.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述擴頻的方法包括短時突發(fā)擴頻、自適應擴頻或直接擴頻。
5.一種基于擴頻的電力線信號檢測及獲取系統(tǒng)，包括: 幀前導信號擴頻模塊，用于對幀前導信號進行擴頻處理； 幀頭信號擴頻模塊，用于對包含幀信息的幀頭信號進行擴頻處理； 信號檢測和獲取模塊，基于幀前導信號檢測幀信息并基于幀頭信號獲取幀信息。
6.根據權利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述幀前導信號擴頻模塊將幀前導信號的頻率擴頻到500khz。
7.根據權利要求5或6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述幀頭信號擴頻模塊將包含幀信息的幀頭信號頻率擴頻到500khz。
8.根據權利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述幀前導信號擴頻模塊或幀頭信號擴頻模塊使用的擴頻方法包括短時突發(fā)擴頻、自適應擴頻或直接擴頻。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于擴頻的電力線信號檢測及獲取方法，該方法包括以下步驟將幀前導信號進行擴頻處理的步驟；將包含幀信息的幀頭信號進行擴頻處理的步驟；通過幀前導信號檢測幀信息，通過幀頭信號獲取幀信息的步驟。相應地還提供了一種基于擴頻的電力線信號檢測及獲取系統(tǒng)。本發(fā)明通過對幀前導信號和幀頭信號進行擴頻處理，提高了信號檢測的概率和通信效率，增強了電力線通信系統(tǒng)的可靠性。
文檔編號H04B3/54GK103166675SQ20131006717
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月3日 優(yōu)先權日2013年3月3日
發(fā)明者周斌 申請人:北京福星曉程電子科技股份有限公司