基于信号多径叠加的电力线载波通信方法与流程

本发明涉及基于信号多径叠加的电力线载波通信，属于电力线载波通信的。

背景技术：

1、电力线载波通信技术是通信技术中的一个特殊分支，它是有线通信，但又是一种非专线的通信。它借用了作为供电用的电线作为传输媒介，因此它具有和无线通信一样的免布线特征，而且连天线也不要，非常方便实用，尤其是用在电力公司抄表方面，优势极为明显，深受电力公司青睐。然而，电线的主用途是供电，不能因通信需要而对线路的分布、负载等等做任何限制，因此，电力线载波通信具有非常大的特殊性，影响通信的方面主要包括线路的信号衰减、线路上电器设备的干扰、随机变化的负载、线路分支等。

2、因为电力线通信干扰大、随机性强等问题，而发射端的功率不能无限提升，因此，实际通信中都是采用组网通信。但是组网通信中，因为同一时刻只能选择一条路径，仍然存在很多时候通信不成功情况。因为电力线载波通信的带宽受限，加上成本因数考虑，不能利用互不干扰的多信道方式来实现多路径同时传输，而且电力线载波通信的频率较低，想利用多个频点同时传输来提升通信可靠性的难度也非常大。

技术实现思路

1、为了提升低压电力线载波的通信性能，利用扩频通信中多径传输具有增强信号的特点，本发明提出了基于信号多径叠加的电力线载波通信。

2、本发明通过以下技术方案实现：

3、基于信号多径叠加的电力线载波通信方法，数据发送、转发、接收包括以下步骤：

4、a、主节点即通信发起节点发出一帧数据，中继级别l=0；

5、b、接收到数据的所有节点，在m个时钟周期内，进行如下操作：

6、b.1、帧校验验证，若校验错误，则丢弃该帧；

7、b.2、将数据帧中的中继级别l+1，并且重算校验码，在m个时钟周期到达时刻准时转发；

8、b.3、判断目标地址，若为本节点地址或组地址或广播地址，则保留数据帧，并传递给链路层，否则丢弃该帧数据；c、重复步骤b，直到转发中继级别l=lmax，即达到最大值，则不再转发。

9、作为优选，每帧数据长度是固定的，在通信参数确定的情况下，每帧数据单次发送的传输时间也是固定的，为t个时钟周期。

10、作为优选，每个节点每次转发延时间隔是固定的m个时钟周期。

11、作为优选，数据传送采用扩频通信技术。

12、作为优选，数据帧最大长度应不超过 1000000/e/pn/lmax/2（单位bit），其中e为时钟精度（单位ppm）、pn为扩频码序列长度，lmax为最大中继级数，100000是ppm的倒数。

13、作为优选，目标地址支持节点地址、广播地址、和组地址。

14、作为优选，节点发送功率根据邻域节点数量和中继级别调节，具体调节方法如下：

15、当发送信号为主节点（即通信发起者）时，它用功率pmax进行发射；

16、当中继节点转发信号时，它以功率ptr发射，pmin≦ptr≦pmax，中继节点转发的发射功率则根据邻域节点数n和中继级别l（从0开始取值）被设置若干级，1）当pmax/n/(l+1)小于pmin时，ptr=pmin；2）当pmax/n/(l+1)大于pmin时，选择比pmax/n/(l+1)大的最接近的一级作为ptr；

17、作为优选，邻域节点数n为动态更新，动态更新方法如下：

18、每一个节点，在网络空闲时，会依据自身的节点编号作为种子产生一个随机延时，延时结束时，若网络空闲，则发一个中继级别为lmax的地址广播指令，发射功率为pmax，其他节点收到后，记录该节点地址与接收时间，形成一个邻域节点集合，若一个节点的某邻域节点q已经超过阈值时间未收到新的邻域广播通知，则该节点从它的邻域记录中删除节点q，邻域节点集的记录数即为邻域节点数n。

19、通信过程中，每次转发都有若干个节点参与，对于接收方来说，等同于收到了来自不同路径的相同信号。因为每个节点的转发数据内容相同，空中传输时间和延迟间隔的一致，通过上述的精准时间控制，但每个节点转发的开始时刻都是完全相同的，而电力线载波通信距离较短，传输路径时间偏差极小，可忽略不计，因此，在接收方收到的多径信号是叠加增强的。

20、基于多径叠加的电力线载波通信，采用扩频通信技术，扩频通信具有抗多径效应，在多径信号叠加增强的情况下，能提升接收成功率的效果。

21、基于多径叠加的电力线载波通信，具有根据邻域节点数量和中继级别来调节功率的机制，解决了转发节点太多时，因整个网络的发射功率过大导致通信干扰其他设备和接收信号过强而失真等问题。

22、本发明的优点在于：1、通信过程无需组网，不依赖具体中继路径；2、利用了精准同步的多径转发机制，实现了信号增强，提升了通信成功率，但没有对单个节点的发射功率增强，符合相关规范，也不增加成本；3、具有转发功率调节机制，不会导致整个网络的通信功率过强而影响其它设备的运行。

技术特征：

1.基于信号多径叠加的电力线载波通信方法，其特征在于：数据发送、转发、接收包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于信号多径叠加的电力线载波通信方法，其特征在于：每帧数据长度是固定的，在通信参数确定的情况下，每帧数据单次发送的传输时间也是固定的，为t个时钟周期。

3.根据权利要求1所述的基于信号多径叠加的电力线载波通信方法，其特征在于：每个节点每次转发延时间隔是固定的m个时钟周期。

4.根据权利要求1所述的基于信号多径叠加的电力线载波通信方法，其特征在于：数据传送采用扩频通信技术。

5.根据权利要求1或2所述的基于信号多径叠加的电力线载波通信方法，其特征在于：数据帧最大长度应不超过 1000000/e/pn/lmax/2（单位bit），其中e为时钟精度（单位ppm）、pn为扩频码序列长度，lmax为最大中继级数，100000是ppm的倒数。

6.根据权利要求1所述的基于信号多径叠加的电力线载波通信方法，其特征在于：目标地址支持节点地址、广播地址、和组地址。

7.根据权利要求1所述的基于信号多径叠加的电力线载波通信方法，其特征在于：节点发送功率根据邻域节点数量和中继级别调节，具体调节方法如下：

8.根据权利要求7所述的基于信号多径叠加的电力线载波通信方法，其特征在于：邻域节点数n为动态更新，动态更新方法如下：

技术总结本发明涉及一种基于信号多径叠加的电力线载波通信方法，数据发送、转发、接收包括以下步骤：A、主节点即通信发起节点发出一帧数据，中继级别L=0；B、接收到数据的所有节点，在M个时钟周期内，进行如下操作：B.1、帧校验验证，若校验错误，则丢弃该帧；B.2、将数据帧中的中继级别L+1，并且重算校验码，在M个时钟周期到达时刻准时转发；B.3、判断目标地址，若为本节点地址或组地址或广播地址，则保留数据帧，并传递给链路层，否则丢弃该帧数据；C、重复步骤B，直到转发中继级别L=Lmax，即达到最大值，则不再转发。本发明利用了精准同步的多径转发机制，实现了信号增强，提升了通信成功率，但没有对单个节点的发射功率增强，符合相关规范，也不增加成本。技术研发人员：龙翔林,章恩友,马益平受保护的技术使用者：宁波迦南智能电气股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29