一种基于ofdm技术的电力线通信系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及多载波调制(MCM)中的正交频分复用(OFDM)技术，尤其是一种基于正交频分复用技术的电力线通信系统。
【背景技术】
[0002]电力线通信系统是通过把要传输的数据调制到50Hz或者60Hz的工频电力线上，利用电力线为传输介质来实现通信。电力线网络具有组网快、投资少等优点，在智能抄表、工业控制、智能楼宇及路灯控制等领域有着广阔的运用前景。但是由于电力线网络拓扑结构复杂，负载时变性强，工作环境不稳定等因素，使得电力线的干扰很强，多径效应强，衰减大等不利于传输等因素，因此对载波通信提出了更高的要求。
[0003]OFDM技术采用多载波调制(MCM)，将信息流分成若干个并行数据流，然后将数据流调制到相互正交的单个子载波上进行传输。OFDM各个子载波间相互正交，提高了频谱利用率。同时OFDM技术中引入的循环前缀，可以有效减小由于多径引入码间干扰。
【发明内容】
[0004](一 )要解决的技术问题
[0005]本发明的主要目的在于提供一种基于OFDM技术的电力线通信系统，以解决现有电力线通信中存在的干扰强，多径效应强，衰减大等问题。
[0006]( 二)技术方案
[0007]为达到上述目的，本发明提供了一种基于OFDM技术的电力线通信系统，该系统包括发送端、接收端和系统控制端，其中:发送端根据系统控制端提供的配置信息，构成一个用于传输相关配置的帧头数据包，发送时首先发送帧头数据包，然后发送真实数据包；接收端在系统控制端的控制下首先对帧头数据包进行接收，并从帧头数据包中解析出发送时的配置信息，然后根据解析出的这些信息对真实数据包进行接收，实现自适应的接收不同速率的传输数据。
[0008]上述方案中，所述发送端包括依次连接的TX BUFF模块201、发送FEC模块202、调制模块203、OFDM成帧模块204和发送滤波器模块205，其中:TX BUFF模块201，用于存放原始待发送数据，在发送过程中根据待发送的真实数据包生成CRC校验码并添加到真实数据包之后；发送FEC模块202，用于对待发送的真实数据包进行信道编码、交织和加扰处理；调制模块203，用于对加扰后的数据进行调制；0FDM成帧模块204，用于对调制后的数据进行成帧处理；发送滤波器模块205，用于对依次输入的前导数据和OFDM成帧后的数据进行滤波处理，然后输出给模拟前段(AFE)，最后通过变压器耦合到电力线上的信道完成发送操作。
[0009]上述方案中，所述发送FEC模块202包括块交织及RS编码器301、卷积编码模块302,BIT交织器303和加扰电路304，其中:真实数据包和CRC校验码按照每N个比特(bit)构成一个字按列写入块交织及RS编码器301，块交织及RS编码器301按行对写入的真实数据包和CRC校验码进行RS编码，然后将帧头数据和RS编码后的数据依次送入卷积编码模块302，卷积编码模块302对帧头数据和RS编码后的数据进行卷积编码，卷积编码后的数据被送入BIT交织器303进行BIT交织，BIT交织后的数据被送入加扰电路304进行加扰处理。
[0010]上述方案中，所述调制模块203将加扰后的数据根据配置的调制模式映射到星座图，经过调制后的数据变成IQ两路信号。所述配置的调制模式为BPSK、QPSK以及16QAM，在调制模式为BPSK时，O映射成(181，181)，I映射成(-181，-181)。
[0011 ] 上述方案中，所述OFDM成帧模块204包括OFDM符号映射模块401、时域扩频电路402、IFFT模块403和加扰CP模块404，其中:0FDM符号映射模块401将数据子载波和导频子载波映射到有效子载波上，通过时域扩频电路402对映射后的子载波在有效子载波内进行循环移位实现时域扩频，扩频后的数据送入IFFT模块403进行时域信号转化(IFFT)运算以将数据从频域转化到时域，然后加扰CP模块404将IFFT运算结果的最后48个数据添加到IFFT计算结果的前端构成循环前缀，进而构成OFDM符号输出给发送滤波器模块205。
[0012]上述方案中，所述接收端包括接收滤波器模块501、AGC电路502、同步电路503、OFDM解帧模块504、信道估计模块505、解调模块506、接收FEC模块507和RX BUFF模块508，其中:
[0013]收滤波器模块501，用于对接收自电力线的模数转化后的数据进行滤波处理，消除带外噪声，然后将滤波后的数据分别送入AGC电路502和同步电路503 ;
[0014]自动增益调整(AGC)电路502，用于计算目标能量和实际接收信号能量的误差，根据计算的误差调整模拟前段(AFE)部分放大器的增益，对接收信号进行自动增益闭环调整，使接收信号的能量和目标能量一致；
[0015]同步电路503，用于将本地前导数据与接收数据进行同步相关处理，根据相关结果找到FFT开窗位置，并且得到数据的发送模式是普通发送还是过零发送；
[0016]OFDM解帧模块504，用于通过对接收OFDM符号内有效子载波和发送端进行相反的循环移位得到对应的有效子载波的接收数据，并且根据计算的各个子载波的信道响应对信号进行补偿，最终得到数据子载波和导频子载波信息；
[0017]信道估计模块505，用于根据提取出的导频信息进行信道估计，计算出各个数据子载波对应的信道响应，并进行相应的信道补偿；
[0018]解调模块506，用于对接收的数据进行解调，解调后的数据送入接收FEC模块507 ；
[0019]接收FEC模块507，用于对接收的数据进行前向纠错译码(FEC)，然后将数据输出至 RX BUFF 模块 508 ；
[0020]RX BUFF模块508，用于存放接收FEC模块507信道译码后的数据，并根据CRC的校验结果判断接收数据是否正确。
[0021]上述方案中，所述自动增益调整(AGC)电路502通过在给定窗宽内计算信号的能量，把计算的能量和设置的理想能量相减得到实际能量和理想能量的误差信号，把这个误差信号进行环路滤波可以得到增益值，把这个增益送给AFE对信号进行放大，使得接收信号的能力和理想能量持平。
[0022]上述方案中，所述同步电路503通过计算给定窗宽的接收信号和本地前导信号的互相关结果，找出大于给定阈值的峰值点，通过峰值连续四个峰值点的间距是否满足前导长度或者工频过零点间距来判断系统采用的时连续发送模式还是过零发送模式。
[0023]上述方案中，所述信道估计模块505通过提取接收OFDM符号内的导频信号，并进行插值处理得出各个有效子载波的信道响应。
[0024]上述方案中，所述接收FEC模块507对接收的数据进行前向纠错译码(FEC)，包括对解调后的数据进行解交织、解卷积码和解RS编码。
[0025]上述方案中，所述RX BUFF模块508包括接收数据缓存和接收数据CRC校验电路，其中接收数据CRC校验电路首先对接收的数据进行CRC校验，检查接收数据是否正确，最后将正确的数据写入接收缓存RX BUFF模块508中。
[0026]上述方案中，所述系统控制端用于对发送端与接收端之间的收发模式进行控制，包括收发速率模式控制、过零传输和非过零传输的传输模式控制。
[0027]上述方案中，所述系统控制端向发送端提供的配置信息至少包括数据传输速率、发送模式和发送字节长度。
[0028](三)有益效果
[0029]从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果:
[0030]1、利用本发明，由于采用的多级AGC的结构，所以本装置的接收机的链路增益能够达到10db以上，提高了系统的灵敏度。
[0031]2、利用本发明，由于采用了灵活的前导模式，所以本装置能够对过零传输和非过零传输实现自适应接收。
[0032]3、利用本发明，由于采用了 RS+卷积编解码结构，所以本装置的抗