[发明专利]电力线上低频率数据传输的通用方法

说明书

相关申请

本申请要求于2008年8月28日提交的第61/092,522号的美国临时专利申请的优先权。

技术领域

本申请涉及在公共电力分布系统电力线上，或在使用双向自动化通信系统或的网络上的通信；尤其涉及在电力线上低频数据传输的方法。

背景技术

在TWACS中，从系统内的源(中心电站、次级站或类似电站)向客户现场发送的消息称为出站消息(outbound messages)。这些消息通常用于检查现场处电力使用的状态(轮询)、输送与现场处的电力使用有关的指令，等。从现场向回发送到传输源的应答消息称为入站消息(inbound message)。这些消息由位于现场的应答器发送，并且提供了关于现场处为公共事业设备的运行所用的电力使用的信息或数据。已发现TWACS采用的出站传输方案在每比特仅使用一个脉冲的情况下能够可靠工作。由于公共事业设备可通过使用非常大的信令负载使信号传输功率按比例增加，因此这是可能的。

但是，入站传输的强度受到许多因素的限制。这些因素不仅包括需要避免使小型工作变压器饱和，而且还包括了发信电路的大小、成本和功率消耗的限制。造成的结果是，对于应答器来说，不是总能够向次级站发送具有足够的信号功率的信号，尤其是当应答器每比特仅生成一个电流脉冲时。因为这些限制，针对入站消息设计的信令方案，目前使用每比特四个脉冲。

当前，需要减少入站消息传输所需的功率量。这样做将在应答器经受高电源阻抗时减轻现存的许多问题，例如光闪烁、谐波失真、以及AM无线电干扰。此外，减少由应答器吸收的瞬时电流量将使TWACS在其被安装到客户现场处的断路器以下的情况下更为可行。

减少瞬时传输功率而不牺牲次级站信噪比的一个方法是为入站消息的每个比特使用更长的脉冲图形。比特长度的每次加倍使信令电流减少倍。因此，将比特长度从例如当前的8个半周期增加到16个半周期，可将当前电流需求从17安培RMS减少到12安培RMS，同时保持相同的性能水平。

发明内容

本发明提出了一种在双向自动化通信系统(TWACS)中使用的方法，该方法用于产生一组长度大于AC波形的4个周期的入站消息脉冲图形和正交检测矢量。针对这种目的使用了阿达玛矩阵(Hadamard matrices)，该矩阵适用于通过置换矩阵的行和移除矩阵的某些列以满足系统的设计要求，来生成一组检测矢量。该方法可被延伸到任意的长度，并且可被调整成每半周期容纳多个脉冲，以支持更高的数据速率。使用该方法，产生了多组任意长度的脉冲图形，并且该多组脉冲图形然后用于产生可在TWACS中使用的更长的脉冲图形，以便生成入站消息的比特。该方法的使用充分减少了传输包括入站TWACS消息的比特的功率要求。

对于8、16和32的信道组，生成“0”和“1”脉冲图形和检测矢量的表格被呈现出来。

在下文中，其它目标和特征将变得部分是显而易见的，并且部分将被指出。

附图说明

本发明的目的是如在附图中示出的说明性实施例阐述的那样达到的，附图形成说明书的一部分。

图1说明了四个电流脉冲的发送图形，以及在经过配电系统的变压器后，在次级站接收到的相应信号；

图2说明了对于在电流TWACS协议中信道组8A的信道检测矢量的频率响应；

图3示出了大小为64的序率排列(sequency-ordered)的阿达玛矩阵(左图)与大小为64的离散余弦转换矩阵(右图)的对比；

图4示出了信道组16中14个信道的频率含量的对比，其中这些信道被整理成序率排列；以及

图5表示对于8倍的半周期且每周期2个电流脉冲的假想信道检测矢量的频率响应。

全部附图的若干个视图中，相应的参考字符表示相应的部分。

具体实施方式

本领域技术人员应该明白的是，用于产生在电力线上传输的比特的脉冲图形必须满足一定的系统约束条件。在TWACS中，例如，对于长度为N倍半周期的脉冲图形，应答器(未示出)在60Hz AC波形的半周期的一半内发送脉冲，以便发送逻辑“0”的信号；并且在相反的半周期的组合中发送逻辑“1”的信号。因此，N为偶数。