低压电力线宽带载波通信系统发射端物理.DOC

1、第 44卷 第 504期 电测与仪表 Vol.44 No.5042007年 第 12期 Electrical Measurement 第 3 步：令 R0=RNM，其中，编码结束的末状态 RN 是行向量，M 矩阵定义如下： 物理块字节数为 520 和 16 时：10物理块字节数为 136 时：01M第 4 步： 将输入信息比特重新送入分量编码器，其初始状态 R0由第 3 步算出，再经过一次编码后，即可输出编码的校验位。2.2.2 Turbo 交织模块将原始未打乱顺序的数据经过 Turbo 交织器后输入编码器 2。每 2 比特为一组来进行 Turbo 交织，不同的交织模式参数不同，具体交织参数由

2、表 1 定义，包括三种情况。 第 44卷 第 504期 电测与仪表 Vol.44 No.5042007年 第 12期 Electrical Measurement （2）是一个查找表，用 FPGA 实现时可以存储)在 FPGA 的 ROM 中，方便读取。2.2.3 删余模块删余模块根据所需编码效率，对 Turbo 编码后的数据比特经过打孔模块，即做相应的打孔处理来提升编码效率。只对校验位做打孔处理，信息位不做打孔处理，对分量编码器 BMQ1、BMQ2 输出的奇偶校验位进行打孔，去除多余数据，并且不改变其原始输出顺序存放到缓存中，从而提升编码效率。打孔模式支持两种模式, 1/2 码率模式，即校验

3、位全部输出，高冗余，强纠错；16/18 模式，即 16 位信息位+2 位校验位，降低冗余度，适合在信道环境良好的条件，提高传输效率。2.3 分集拷贝分集拷贝技术用在帧控制符号中，用它来对抗频率选择性衰落信道有较好的效果。由于帧控制信息中包含载荷数据的调制信息、拷贝次数、编码信息等重要信息，用分集拷贝技术可以加强传输的可靠性。分集拷贝规定了怎样将 256比特的输入数据按照分集拷贝的规定将其拷贝到对应的频域子载波上。假设选用频段 0 中的子载波编号为 80 到 490 的 411个子载波来传输帧控制数据，共有四个帧控制符号，其中采用的调制方式是 QPSK。I 路数据的第一个符号的帧控制是直接按照原

4、始输入顺序将输入数据拷贝到所相应的子载波上；Q 路数据的第一个符号则是将原始数据加上一个 128 的偏置，再拷贝到所对应的子载波上去。换句话说，便是那些按照顺序在相应有效子载波上填充的比特的编号是（c+128） mod256, 其中，0 到 255 是属于 c 值的取值。对于I 路的第二个符号的帧控制数据，相较于第一个符号的帧控制上 I 路的 128 的偏置，在此处的偏置是192，也就是输入的 256 比特会相应的加上 192 的偏置，然后再拷贝到所匹配的载波上；其 Q 路输入的 256 比特加上 264 的偏置，拷贝到对应的载波上。对于第三个符号的帧控制，I 路和 Q 路加的偏置分别是 16

5、0、32，对第四个符号的帧控制，I 路和 Q路加的偏置分别为 96 和 224。2.4 ROBO 交织2.4.1 交织原理ROBO 交织是一种频率分集技术，它将同一路信号调制在不同的子载波上，在接收端将不同子载波上的同一信号进行合并处理，从信号冗余带来信号的处理增益，可以提高抗信道衰落能力。本文采用类似“循环前缀”的 ROBO 交织方式，将载荷数据进行扩充，扩充的方式与拷贝次数、码率、调制方式相关，具有分集能力与鲁棒性。传统的 ROBO 交织技术，根据通信条件与通信距离选择适合的 ROBO 交织模式；本文的 ROBO 交织模式，用循环移位参数 和倒置变量Cyclishft来选择，其取值与所想达

6、到的拷贝NumberBitsSf次数与数据调制方式有关，避免了同一数据信息在同一个子信道上发送的情况，避免了传统 ROBO 交织方式循环移位参数不变造成性能较差的缺点，增强了载荷数据的抗信道衰落能力。对于系统的不稳定具有更强的鲁棒性。每 个 OFDM符 号 传 输 的 比 特 数每 一 段 的 比 特 数最 后 OFDM符 号 传 输 的 比 特 数最 后 一 段的 比 特 数 填 充比 特图 7 ROBO 交织原理Fig.7 ROBO interleaving principle2.4.2 ROBO 交织实现过程首先根据数据信道类型，选择 ROBO 交织模式和拷贝次数，然后对输入复信号进行拷

7、贝和 OFDM调制。最后一个 OFDM 符号，如果子载波不满，还需要进行填充。第 44卷 第 504期 电测与仪表 Vol.44 No.5042007年 第 12期 Electrical Measurement 另一种方法是利用MATLAB 平台，根据映射规则算出交织地址，将地址存储在 ROM 表中，通过顺序读表实现地址交织 5-6。由于 MATLAB 平台计算简单，省去了大段的程序设计，使整个设计结构简单，运算快速，并且不会造成系统不稳定，缺点是消耗了一定的存储资源。本方案中，考虑到存储资源足够用，因此采用后一个方案，取得了比较好的效果。交织器的具体实现如图 11 所示。图 11 改进后编码

8、实现结构Fig.11 Improved encoding implementionimplementation structure其中，使用一个 ROM 来完成 real_addr generator 的实现。在此码块中，ce_block 为有效输入信号，此信号是被用来控制写地址发生器的。双口 ram 的写地址 write_addr 便是通过该控制地址发生器来产生的。在这里，双口 ram 的写入方式是根据连续输入的地址把输入的码块 rx_block 写入该ram 中的。此外，通过块长度信号 rx_block_size 和其它的有效信号来控制 ROM、去选择相应的读地址。这些地址被分为非交织的读

9、地址 rd_addr_normal 以及内交织后的读地址 rd_addr_interleaver。两个读地址与读有效信号 rd_ce 一起，被输入到对应的双口ram 中。同时，非交织码块 block_normal 和内交织后的码块 block_interleaver 可以从两个双口 ram 中读取。3.2 编码模块 在编码模块中，输入时钟信号 CLK 的频率为75MHz。输入数据依次被输入存储加扰模块、Turbo 编码模块、拷贝模块或者 ROBO 交织模块。其中存储加扰的模块存储数据并接收控制模块的控制信号；帧控制信号与载荷信号在编码模块的Turbo 交织器中分别处理，先对帧控制信号编码，之后

10、根据控制信号对载荷数据编码 7。帧控制信号输入拷贝模块，载荷数据输入 ROBO 模块。其中 Turbo 交织模块分为两部分，前面的 ENC模块处理 Turbo 分量编码的功能，interleave 的模块实现交织与删余功能。第 44卷 第 504期 电测与仪表 Vol.44 No.5042007年 第 12期 Electrical Measurement Technology, 2010, 15(3).作者简介：金鑫（1985） ，男，硕士，高级工程师，从事电力系统通信技术、计量通信技术、计量安全及计量自动化终端技术研究。Email:张乐平（1982） ，男，硕士，高级工程师，从事智能电能表、计量自动化技术、计量通信等技术研究 Email： 罗鸿轩（1992） ，男，硕士，从事计量自动化技术研究。Email:胡珊珊（1981），女，硕士，主要研究方向为计量自动化终端技术。Email：收稿日期:2018-07-10; 修回日期: 2017-09-28 (王克祥 编发)