[发明专利]一种多载波频率自适应电力线通信系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力线通信系统及方法，尤其是一种多载波频率自适应电力线通信系统及方法。

背景技术

电力线通信是将通信信号耦合到电力传输线上传输的通信技术。传统的电力线通信技术使用FSK或BPSK等调制模式，将信号调制到固定的载波频率上进行传输，例如120kHz，270kHz等。但通常电力传输线由于所加载的用电负荷不同，以及网络拓扑结构等因素，对于不同载波频率有不一样的衰减特性和噪声情况。而且这种与载波频率相关的衰减特性和噪声特性可以认为是随机的和不可预测的。因此，在某一段输电线线路上如果使用固定的载波频率，可能会因为其使用的载波频率正好落在这段电力线信道衰减特性的“谷值点”而导致通信失败。如图1是一段使用仪器测量的电力线通信衰减特性曲线图，图中显示400kHz附近有一个“谷值点”，任何使用400kHz附近频率通信的电力线通信设备都会失败。现有技术中，也有一些现有的电力线通信技术使用了两个或多个通信频率，但它们都存在着下面几方面的问题：

1、使用的通信频率距离太近，例如115kHz和131kHz，通信频率相靠太近，其传输特性的相关相似度可能性就很大，有可能出现两个频率要么都工作的很好，要么都不能工作的情况，失去了多载波频率通信的意义；

2、这些多载波频率的通信技术都不是自适应的，也就是说接收方必须事先知道发送方具体使用哪个载波频率通信以提前做好准备，如果收发双方没有事先约定好，那么有可能出现发送方使用频率A，而接收方调整在接收频率B的状态，而不能成功通信。而在电力线通信环境中，这种“事先约定”往往是没有条件实现的，因为双方既然由于频率不一致不能建立起基本的通信，也就无法传递“使用哪个载波频率”这种信息。如果统一用固定的频率传递约定信息，又存在着对固定频率上信道衰减特性的依赖，总而言之无法充分发挥多频率通信的特点。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种多载波频率自适应电力线通信系统及方法，将现有技术中的发送方使用单一载波频率通信的方式改进为发送方使用多个可选载波频率中的任意一个或多个的通信方式，并且接收方可以在事先不知道发送方使用哪个载波频率的情况下对所使用的载波频率上的信号进行检测并解调，也即，发送方可以对载波频率任意选择和任意组合，接收方都能自适应地接收。

为了实现上述目的，本发明提供了一种利用多载波频率自适应电力线通信系统，包括发送装置、接收装置、分别与所述发送装置和接收装置耦合的电力传输线，其中：

发送装置包括：

分别将基带信号调制到不同频率载波上的多个调制单元；

将多个所述调制单元输出的多路载波调制信号叠加的合成单元，叠加后输出的通信信号经过处理后通过所述电力传输线进行传输；

多个开关，其各连接到一个所述调制单元，用以控制该调制单元的开启/关闭；

接收装置包括：

将经过处理后的来自所述电力传输线的通信信号分离为多路载波调制信号的滤波分离器；

与所述滤波分离器连接的多个解调单元，其各将一路载波调制信号转换为解调基带信号，所述解调单元的个数与所述调制单元相同；

多个位同步器，其各连接到一个所述解调单元，用于获取该解调单元输出的基带信号的比特判决值；

多个帧头检测器，其各连接到一个所述位同步器，用于将该位同步器获取的比特判决值与帧头数据进行相关比对运算，

数据处理单元，如果所述相关比对运算的结果为一致，则开始接收所述解调基带信号。

作为优选，所述合成单元与所述电力传输线之间依次连接有数/模转换器、第一功率放大器、第一耦合电路，所述电力传输线与所述滤波分离器之间依次连接有第二耦合电路、第二功率放大器、模/数转换器。

作为优选，所述调制单元为调制乘法器。

作为优选，所述解调单元为同频载波乘法器。

本发明还提供了一种多载波频率自适应电力线通信方法，包括以下步骤：

通过开关控制将基带信号调制到多个可选载波频率中的至少一个载波频率上，得到至少一路载波调制信号；

将调制后得到的至少一路载波调制信号进行叠加后输出的通信信号经过处理后发送到电力传输线上；

将经过处理后的来自所述电力传输线的通信信号分离为至少一路载波调制信号；

将分离后的每一路载波调制信号进行载波解调转换成至少一路解调基带信号；