[发明专利]电力线通信装置及方法

说明书

本发明提供一种电力线通信装置及方法。该电力线通信装置用以利用一电力线在一宽频中以一电力线通信信号与另一电力线通信装置进行通信。该电力线通信信号包含有至少一帧。该至少一帧包含一前导、一帧控制标头以及一载荷。该前导包含：多个同步符元，用以供该电力线通信引擎进行同步；多个前导码符元，用于指定一子频道及一调变机制的至少其一；及多个通道估测符元，用以供该电力线通信引擎进行通道估测。本发明可让多种调变机制在电网中共存，充分利用不同调变机制的优点。

技术领域

本发明是关于一种电力线通信装置及方法，尤其关于一种能够进行频道选择及调变机制选择的电力线通信装置及方法。

背景技术

电力线通信(PLC)是一种在住宅、建筑物和其他房屋传输电力的介质(例如电线或导线)上，进行传输数据的系统。美国专利第9172431号提出一种用于电力线通信的电力分布系统。图1显示已知的电力分布系统的示意图。如图1所示，接收变电站101的中压(MV)电力的中压线路103，通常承载上万伏范围内的电压。仪表106a-106n安装在接收或消耗电力的任何类型的住所102a-102n。变压器104将中压电力转换成低压(LV)电力并传送至低压线路105其承载的电压在100-240VAC范围内。变压器104通常设计为在50-60Hz范围内的很低的频率下操作，而且通常不允许例如大于100KHz的高频信号，在低压线路105和中压线路103之间通过。低压线路105通过仪表106a-106n向用户供电。面板107能够作为仪表106n和住所102n内的电线108之间的介面。电线108将电力传送给输出口110、开关111和住所102n内的其他电力装置。

电力线通信闸道(或数据机)112a-112n设于住所102n处，并通过低压线路105及中压线路103处理来自或送去电力线通信数据集中器114的数据信号，而不需要额外的接线。集中器114可以耦合到中压线路103或低压线路105。电力线通信闸道112a-112n可以支援多个应用程序，例如高速宽频网际网络连结、窄带控制应用程序、低频宽数据收集应用程序等等。电力线通信闸道112a-112n可以使电力设备进行AC或DC充电。电力线通信装置113为一种AC或DC充电器的示例。前述电力线通信网络，可以提供街道照明控制或远端电力仪表的数据收集等。

集中器114可以经网络120耦合到控制中心服务器130。网络120可以包括网际网络、蜂窝网络、WiFi网络、WiMax网络等等。同样，服务器130可以通过至少一集中器114从多个闸道112a-112n和多个电力线通信装置113，收集电力消耗和其它类型的相关信息。

目前电力线通信系统已广泛的应用于智能电网(Smart Grid)中，现行的电力线通信协议可以概分为两种，第一种采用窄频OFDM为调变机制，第二种采取宽频OFDM。窄频OFDM的电力线通信协议包含G3、PRIME、IEEE1901.2及G.hnem等，使用的频宽从200～600KHz。宽频OFDM协议目前仅有IEEE1901.1且仍在制定中，使用的信号频宽高达12.5MHz，为窄频OFDM的20倍。

窄频OFDM的协议中并无频道切换机制，而宽频OFDM的IEEE1901.1已有制定频道切换机制，主要由集中器(Concentrator)114通过信标(Beacon)控制达成。OFDM调变充分利用频宽达到高速的传输，对于多重路径通道有非常好的耐受力，但是在讯杂比(SNR或S/N(SIGNAL-NOISE RATIO))非常低的状况下，仍无法达到像展频通信(Spread Spectrum)一样的稳定传输。

频道切换机制的需求，源自于每个子频道的通道品质不一，因此若能选择最好的子频道传输，能让通信更加的快速与稳定。G3、PRIME、IEEE1901.2、G.hnem等窄频OFDM通信协议，由于频道太窄，因此没有规范频道切换机制。IEEE1901.1在v0.1版中所制定的频道切换机制，是由集中器通过信标统一切换，这种方式有以下的缺点。

1、在50Hz的电力线系统，集中器114的信标的周期为40ms，因此每40ms才能做一次切换。