CN101294998A - 获取电力线通信电磁辐射值的方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种获取电力线通信电磁辐射值的方法，该方法包括：在电力线路中传输正交频分复用信号时，根据电力线中的电流值、预置参数与电力线路各个预置子段的反射能量、透射能量与入射能量的分配关系，获得电力线上每个所述预置子段由行波、驻波合成的电流值；通过所述的合成的电流值，根据电偶极子辐射原理获得电力线通信的电磁辐射值。对应于该方法，本发明还提供了一种获取电力线通信电磁辐射值的系统，该系统包括：电流值获取单元与电磁辐射获取单元。

Description

获取电力线通信电磁辐射值的方法与系统

技术领域

本发明涉及无线通信与环境电磁学领域，尤其涉及一种获取电力线通信电磁辐射值的方法与系统。

背景技术

PLC(Power Line Communication，电力线通信)技术包含两个方面的内容：在高压输电网和中、低压配电网中实现的窄带电力线载波通信，和在中低压配电线路上实现的宽带数据通信，即高速PLC。

由于PLC技术是利用电磁耦合技术实现的通信技术，在负载和传输高频信号时就必然存在电磁兼容问题。高速PLC系统与无线电业务之间的电磁干扰，是因为无屏蔽的电力线就相当于一些低功率的线性天线，PLC信号在电力线上传输时将产生电磁场，可能会干扰到无线电接收机。

电力线通信信道的特征集中表现为：电力线物理结构属性造成信号较大的衰减、室内电网拓扑结构复杂、接入端分支较多，网络中存在较多的信号反射现象，整个阻抗随着接入设备的变化而产生波动等等。因此在高速数据传输时，电力线信道呈现出频率选择特性、多径反射性、易受干扰性、高衰减性等特点，总的说来电力线并不是一个理想的通信媒介。进一步分析可知，强衰减性、易受干扰性是导致电力线通信对外辐射增大的主要原因，也是影响和其他现有的室内无线通信设备之间共存性的主要因素。

目前电力线通信技术只涉及到测量1～30MHz范围内对无线电业务干扰，我国只是在这个频段针对传导骚扰做了一些限制标准。对于PLC对其他不同频段的干扰并没有涉及。现在各种通信设备迅速发展，无线通信频段基本上都被分配完毕；虽然各种通信对同频段的其他通信影响最大，但是对于其余频段的通信也会产生不同程度的影响，这种影响不属于同频干扰。电力线通信对于低于1MHz和高于30MHz的通信设备或电子装备同样会产生相应的影响。这点在现有的电力线技术中并没有得到充分的认识。

由于PLC的复杂性，目前其应用范围很狭窄，只是基于证实其产生的辐射进行了研究，提出了利用参数矩阵法计算PLC电磁辐射的方法。参见图1，将PLC建模为一种传输线的情况。

$\left[F_i\right]=\left[\begin{array}{cc}A& B\\ C& D\end{array}\right]$ $A=D=\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& 1\end{array}\right]$

$B=\mathrm{\ΔL}\left[\begin{array}{cc}(R_1+\mathrm{j\ω}{L}_1)& \mathrm{j\ωM}\\ \mathrm{j\ωM}& (R_2+j{\mathrm{\ωL}}_2)\end{array}\right]$

$C=\mathrm{\ΔL}\left[\begin{array}{cc}{G}_{11}+G_{12}+\mathrm{j\ω}(C_{11}+C_{12})& -(G_{12}+\mathrm{j\ω}{C}_{12})\\ -(G_{12}+\mathrm{j\ω}{C}_{12})& G_{22}+G_{12}+\mathrm{j\ω}(C_{22}+C_{12})\end{array}\right]$

各段的电压和电流可以由负载端的电压电流值递推计算。

$\left[\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{in}1}\\ V_{\mathrm{in}2}\\ I_{\mathrm{in}1}\\ I_{\mathrm{in}2}\end{array}\right]=\left[\underset{T=1}{\overset{N-n}{\mathrm{\Π}}}{F}_T\right][F_{\mathrm{load}2}]\left[\begin{array}{c}{V}_{o1}\\ V_{o2}\\ I_{o1}\\ I_{o2}\end{array}\right]$

其中F_lode1、F_lode2为负载矩阵，F₁至F_N为电力线参数矩阵。然后计算辐射的磁场强度：

I_cn＝I_cn1+I_cn2

$H=\frac{1}{\mathrm{\μ}}(\▿\×A),$

$A=\mathrm{\μ}{\∫\∫\∫}_V\frac{J{e}^{-\mathrm{jk}{R}_n}}{4\mathrm{\π}{R}_n}\mathrm{dV}\≅\mathrm{\μ}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{\mathrm{cn}}\left(\frac{e^{-\mathrm{jk}{R}_n}}{4\mathrm{\π}{R}_n}{u}_n\right)$

该方法中矩阵的电流计算是在负载端的电流、电压已知的条件下计算辐射，不容易控制电力线中传输的信号的功率；并且没有考虑传输OFDM(正交频分复用)信号的情况，因此没有得到具有陷波效应电磁辐射频谱，即没有考虑到在频谱规范情况下实际高速PLC的电磁辐射。因此无法获得准确的电磁辐射值。

而且现有技术的获取电磁辐射值方法基于传输线理论，并没有考虑PLC中的反射路径的情况，没有反映PLC信道的实际物理特性，因此也无法对确定PLC功率门限值提供有力的支持。

目前并没有能够灵活控制PLC注入信号的功率，获得OFDM(正交频分复用)调制下相关的准确辐射值的方法与系统。

发明内容

本发明实施例提供了一种获取电力线通信的电磁辐射值的方法及系统，在电力线传输正交频分复用信号时，能准确地获得电力线通信的辐射值。本发明实施例的目的是通过以下技术方案来实现的：

在电力线路中传输正交频分复用信号时，根据电力线中的电流值、预置参数与电力线路各个预置子段的反射能量、透射能量与入射能量的分配关系，获得电力线上每个所述预置子段由行波、驻波合成的电流值；

通过所述的合成的电流值，根据电偶极子辐射原理获得电力线通信的电磁辐射值。

对应于上述方法，本发明实施例还提供了一种获取电力线通信电磁辐射值的系统，该系统包括：

电流值获取单元，用于在电力线路中传输正交频分复用信号时，根据电力线中的电流值、预置参数与电力线路各个预置子段的反射能量、透射能量与入射能量的分配关系，获得电力线上每个所述预置子段由行波、驻波合成的电流值；

电磁辐射获取单元，用于通过所述的合成的电流值，根据电偶极子辐射原理获得电力线通信的电磁辐射值。

以上技术方案可以看出，本发明实施例通过考虑OFMD信号，考虑电力线路预置参数与电力线路各个预置子段的反射能量、透射能量与入射能量的分配关系，通过电偶极子辐射原理获得电力线通信的电磁辐射值，这个电磁辐射值是能够比较真实的反映出实际的环境中的电磁辐射值。

附图说明

图1为现有技术PLC线路中一种传输线模型示意图；

图2为本发明实施例采用的一种典型的电力线拓扑结构；

图3为本发明实施例计算辐射的方法流程图；

图4为本发明实施例计算结果同国际国内辐射标准比较的结果；

图5为本发明实施例不同功率下PLC辐射强度与距离的关系；

图6为本发明实施例不同距离下PLC辐射强度与功率的关系；

图7为本发明实施例PLC干扰对UWB(Ultra Wideband超宽带)误码率的测试系统；

图8为本发明实施例PLC在UWB频段的干扰频谱；

图9为本发明实施例被电力线干扰后UWB系统的误码率。

具体实施方式

本发明实施例提供了下述解决方法。

本发明实施例是通过根据电力线路预置各个子段的能量分配关系，获得电力线上每一段由行波、驻波合成的电流值；通过所述的合成的电流值，根据电偶极子辐射原理获得电力线通信的电磁辐射值的方法获得距主电力线为Y米的辐射电场强度。参见图3：

步骤301：测量得到电力电路中传输的OFDM信号的电压。

该OFDM信号是符合HomePlug AV协议规定的频谱模板，设OFDM信号由2048个随机数构成；包括频率范围、载波的数量、OFDM保护间隙、规避的广播频段等，并且可以得知其信号发射功率。

步骤302：测量得到电力线路拓扑结构中主线路的负载阻抗。

在实际测量时，可根据电力线的实际分布情况，确定电力线分布的拓扑结构，按照拓扑结构将电力线路分成主线路段(即信号发送端到信号接收端之间的线路段)和若干支路段，每个线路段又可以划分为若干的预置子段，每个线路段划分的预置子段的数量可以根据实际情况设置。为方便后续说明，可将此步骤测得的主线路的负载阻抗设为X欧姆。

步骤303：根据电力线路预置参数与电力线路各个预置子段的反射能量、透射能量与入射能量的分配关系，获得电力线上每一段由行波、驻波合成的电流值。

电力线信道存在多径、并在计算中涉及到频率选择性、衰减及阻抗的随机性等因素。信号源端可以接收到经过信道传输后的发射信号，整个电力线上高频信号呈现出行波和驻波的特性；因此该步骤中由于电力线信道多径产生的衰减计算方法具体为：

(1)电力线路中传输的信号在网络中经过多次反射后，大部分反射信号经过长距离的传输将衰减到可以忽略的程度。本发明采用回波传输函数方法，将传输信道中N个反射波合并成一个脉冲响应，即得到公式(1)：

$H\left(f\right)=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i\×e^{-\mathrm{\α}\left(f\right)\·l_i}\×e^{-j2\mathrm{\πf}{\mathrm{\τ}}_i}---\left(1\right)$

其中，τ_i是反射波的延时，与传输环境和路径成正比；a_i是信号幅度，α(f)为衰减系数，该系数不仅取决于电缆的长度，而且也取决于信号的频率。实际情况中家庭内部电力线网络结构相对简单，通信的高频信号传输情况可以经过式(1)叠加表示出来。

(2)电力线信号衰减分析

电力线通信中高频信号衰减受电缆长度以及频率的影响。这种传导衰减可以分解为天线模和传输线模，经过特性分析，电力线上的传导衰减传输线模分量比天线模分量占优势，因而可以用电力线上的衰减传输线模分量近似表示整个传导衰减。由平行传输线理论，单位长度的传输线的传输系数r：

$r=\sqrt{(R+\mathrm{j\ωL})(G+\mathrm{j\ωC})}=\mathrm{\α}+\mathrm{j\β}---\left(2\right)$

其中R，L，G和C是电力线的基本电参数。当信号频率在1MHz和30MHz之间，R□ωL，G□ωC，化简得：

$r=\frac{1}{2}\frac{R}{Z_L}+\frac{1}{2}G{Z}_L+\mathrm{j\ω}\sqrt{\mathrm{LC}}---\left(3\right)$

经过分析可知，

的含义是指趋肤效应的影响，

是指电力线绝缘材料的绝缘损耗。单位长度电线的电阻抗主要由趋肤效应所决定，并且和

成正比。单位长度电缆的电导率G主要受介电材料，例如PVC塑料的耗散系数影响，和频率f成比例。因此电力线传输在30MHz以内频率信号的信道是一个和频率f有关的衰落信道，传输系数r中的实数部分α为衰减系数可以写成：

$\mathrm{\α}\left(f\right)=\frac{1}{2}\frac{R}{Z_L}+\frac{1}{2}G{Z}_L=k_1\sqrt{f}+k_{2}f,---\left(4\right)$

其中常数k₁和k₂主要由材料和环境综合而成。进一步改写可得：

α(f)≈b₀+b₁□f^q    (5)

一般一个局域网内的构成材料都是一种类型，因此系数k₁，k₂，都是常数，而q可以根据试验测得，并根据实验数据进行调整，取值范围一般在0.5～0.7之间。总之整个电力线在高频段的信号衰减可以写成：

从电力线高频信号的物理传输机制出发得到这个信号模型，得出的测量结果将在实际计算中得到证实。而且由实际测量数据表明，在1MHz到30MHz范围内幅度系数a_i与频率相关性不大，可以当成实数来处理。

虽然局域网内部一般有十几个接入点，整个线路中包含很多反射信号，但是实际观测数据显示，接收机附近的端点产生的反射信号对接收端有较大影响，其余的接入点由于距离相对较远，反射波在线路中衰减近似为零，而且各条反射线路上的延迟近似相同，即相位变化

保持一致。因此对电力线上任意一个多径接收机，信号模型可以化简为：

这个简化模型描述了典型的电力线信道频率响应曲线。模型的精确性取决于反射路径的数目N，N被考虑的越多，模型的精确性就会越高。

公式(7)只是针对计算接收端的电力线信道频率响应值来说的，本发明实施例通过公式(7)的思想，在考虑反射波的技术上，获得电力线上每一段由行波、驻波合成的电流值：

在电力线上传输高频信号，如前文所分析，在线路中存在多重反射波的现象。在将电力线路中的OFDM信号电流经过傅立叶变换后，得到频域的电流值；然后，如公式(8)所示，通过能量分配参数g_i来调整反射波的分量，得到每一段的行波、驻波的合成表达式。为了得到准确的表达式，其中基于经验值的能量分配参数g_i可以在实测的基础上进行调整。高频信号在电力线的开路终端会产生反射折回，并与后一时刻反方向部分相互干扰而产生驻波，电力线路中的电流为行波和驻波的合成。此时线上第i段第j个所述预置子段的电流信号分布可表示为：

其中I_m(f)为频率f处信号的电流值，可由步骤301中得到的正交频分复用信号的时域电压经傅立叶变换到频域后，除以步骤302得到的阻抗得到此电流值，l_ij为第i段第j个所述预置子段相对于信号源端的距离，q，g_i、b₀、b₁为预置的系数，v_p取光速。

本实施例中采用公式(8)计算电力线上的电流分布。

由于电力线的实际拓扑方式有多种形式，为了在文中能够将本发明实施例介绍清楚，本发明实施例选择其中一种典型的电力线拓扑结构进行测量和计算。本实施例采用如图2的拓扑结构。该拓扑结构一条主干线路L1，为A至E；三条开端分支：L2为B至F；L3为C至G；L4为D至H。为了简化结构，A和E的阻抗是匹配的，中间节点为B，C，D，接入点F，G，H是对信号产生反射的节点，反射系数为r_ij＝1，传输系数为t_ij，其中i＝1，2，7，每一个i段又会划分成多个小段，j为第i段第j个预置子段；其中1为A至B，2为B至C，3为C至D，4为D至E，5为B至F，6为C至G，7为D至H，即路径数。各段电缆是同一型号，对空间任意一点的辐射，都是由这七段线路共同作用的结果。

其次我们依据实际的测量手段对PLC，距离主电力线近场范围内进行的辐射电场测量，例如在Y米处，得到一个近场的电磁辐射值。

在基于图2的拓扑结构基础上，N取7，主分支分成1000份，各分支分成M＝200份，β＝2π/λ，λ为波长，I_m＝V_m/X，此处的X为图2中A、E两点负载阻抗，假设X为50欧姆，V_m步骤301中测量得到的正交频分复用信号频域值电压信号的傅立叶变换，l_ij为第i段第j个所述预置子段相对于信号源端的距离，对于七个分支，各参数预置为g₁，g₂，g₃，g₄，g₅，g₆，g₇；g_i为一个能量分配参数，b_i为传输参数，q为指数常数；这些参数可以根据不同的实际电路拓扑结构的情况预置不同的数值。假设这七个分支g_i的值分别为g₁＝0.64，g₂＝0.48，g₃＝0.34，g₄＝0.23，g₅＝1.0，g₆＝1.0，g₇＝1.0，b_i的值分别为b₀＝0，b₁＝7.8×10^-10s/m，f为频率，f＝0.5，Vp取光速。

基于图2的基础，最后得到I(f)为一个函数表达式，因为输入有2048个，计算出来的I(f)有2048×7000个。为了后续精确的计算辐射场，本发明实施例将每一个分支又分成了多个小段来计算，例如将主线路A至E分成了1000段，在频率为100K处，主干线第10段的一个电流为5.06×10^-10+j5.91×10^-10A。

相对于现有技术中采用矩阵的计算方式来说，本发明考虑反射路径，适应于多支路PLC结构。并且本发明实施例计算的源信号是基于OFDM信号的基础，相对于现有技术有更高的准确性与真实性。

步骤304：获得电力线上每一段由行波、驻波合成的电流值后，根据电偶极子辐射原理获得电力线通信测试点的电磁辐射值。

高频信号在电力线上传输可以近似将整个线路分割成M个相同长度的电力线路预置子段，空间中任意一点的辐射值均可认为是这M个电力线路预置子段，共同辐射的叠加。具体来说，被均分成M段的电力线路预置子段的基本性能参数一致，每段电力线路预置子段上的激发电流可以认为是该段电力线上高频信号电流平均值，平均电流都是随距离增加而衰减的分布。该段电流经过在满足一定的条件下向空间辐射，再经过将各个电力线路预置子段的辐射场迭加求和得到整段电力线在空间任意点产生的辐射。在迭加的时候，需要考虑各个电力线路预置子段辐射的空间方位和时间相位上的关系。如果需要远场区域的辐射场，可以由式(9)计算获得。

当电力线上单向传输高频信号时，以I代表输入端信号强度，则天线上的电流分布可表示为Ie^jkli，k为信号沿电力线传播的相位常数。电力线被分为M个电力线路预置子段后，其中任意一个电力线路预置子段在距离其中心点为r处产生的场为：

$\mathrm{\Δ}{E}_r=\mathrm{j\η}\frac{\mathrm{I\Δl}}{2\mathrm{\πr}}[\frac{1}{\mathrm{jkr}}+\frac{1}{{\left(\mathrm{jkr}\right)}^2}]e^{-\mathrm{jkr}}\cos \mathrm{\θ}---\left(9a\right)$

$\mathrm{\Δ}{E}_{\mathrm{\θ}}=\mathrm{j\η}\frac{\mathrm{kI\Δl}}{4\mathrm{\πr}}[1+\frac{1}{\mathrm{jkr}}+\frac{1}{{\left(\mathrm{jkr}\right)}^2}]e^{-\mathrm{jkr}}\sin \mathrm{\θ}---\left(9b\right)$

其中η＝η₀＝120π，Δl为电力线路预置子段的长度，I为电力线每一段由行波、驻波合成的电流值；λ为信号的工作波长，k＝2π/λ是高频信号产生的电磁波在空间媒质中传播的相位常数，θ为电力线路预置子段轴与待测点向径之间的夹角。例如在频率为100k处，主干线上的第10段，ΔEr＝2.13×10^-11V/m，ΔEθ＝1.14×10^-11V/m。

取单个电力线路预置子段中间点的信号强度电力线路预置子段激发电流，因此沿着电力线的每个电力线路预置子段的激发电流都是相应衰减和确定的。因此电力线在空间待测点处产生的总的辐射场为公式(9)的矢量叠加：

$E_r=\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ΔE}}_{\mathrm{ri}},$ $E_{\mathrm{\θ}}=\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ΔE}}_{\mathrm{\θi}}---\left(10a\right)$

$E=\sqrt{{E_r}^2+{E_{\mathrm{\θ}}}^2}---\left(10b\right)$

其中M为电力线路预置子段的个数；ri为电力线路预置子段中心点到被测点的距离，其中i为自然数，且1≤i≤M。

在得到电磁辐射值后，参见图4，为本发明实施例获得的电磁辐射结果与国际国内辐射标准的比较结果的一个实例。

步骤305：判断步骤304中的获得的结果与实际电力线路中传输的信号对应的近场测试结果是否相同。若相同则确定参数g_i，q，b₀，b₁，为获取远场电磁辐射值的参数，执行步骤306；若不相同则执行步骤307；

步骤306：重新获得远场测试点坐标，按照步骤303至304的方法获得远场测试点电磁辐射值，执行步骤308。

步骤307：调整参数g_i，q，b₀，b₁，，重新进行步骤303至步骤304。

步骤308：判断步骤306计算得到的功率对应的辐射值是否符合FCC标准。若在该功率值对应的辐射值不符合FCC标准的时候，执行步骤309；若符合则该辐射值可以设置为辐射门限值，其对应的功率值为相同环境下功率门限值，执行步骤310。

步骤309：将发射功率进行调整，按照步骤303-304的方法重新获取辐射值，重新执行步骤308。

步骤310：电力线路中传输的信号对应的PLC的功率值与辐射值是否与功率门限值、辐射门限值匹配。若不匹配则执行步骤311，若相同则执行步骤312。

步骤311：调整电力线路中传输的信号对应的功率值、辐射值与功率门限值、辐射门限值相一致；

步骤312：不做任何动作，说明PLC对周围电磁环境无污染。

通过上述的方法，能够得到如图5所示，不同功率下PLC辐射强度与距离的关系；如图6所示，不同距离下PLC辐射强度与功率的关系。通过对比FCC标准，很容易确定PLC对周围环境有无污染有很大帮助。

进一步，利用获得的测试点的准确电磁辐射值，通过采样率转换、傅立叶变换得到UWB频段的辐射骚扰，将该PLC的辐射骚扰值注入测试UWB误码率的系统中。参见图7PLC干扰对UWB误码率的测试系统。

该系统采用随机数PPM(脉冲位置调制)方式，当然还可以采用其它的调制方式，例如PAM(脉冲幅度调制)等。首先由随机数发生器产生发送的数据序列，经过PPM、脉冲成形后发射出去，经过信道传播，由接收机解调。其中在信道传播中叠加具有一定比特能量噪声比的本底高斯噪声，这样就可以计算UWB系统的误码率。PLC的电磁辐射信号通过采样率转换、FFT(傅立叶变换)变换后可以获得在UWB频段(3.1G-10.6G)的噪声。将该噪声叠加到信道中的本底噪声上，即可得到在PLC电磁辐射的情况下对UWB系统的误码率的影响。

由比特能量噪声比计算本底噪声：

N₀＝10^Sn/10    (11)

误码率＝误比特个数/发送总比特数(12)

其中N₀为本底噪声，S_n为比特能量噪声比。实例中取比特能量噪声比S_n＝[0，2，4，6，8]，按照公式(11)即可计算本底噪声。设输入信号的采样点数为2048点，在不同比特能量噪声比的情况下计算系统误比特的个数，则误码率＝误比特的个数/2048。

将PLC的辐射电场值通过采样率转换，按照奈奎斯特采样定理，由60M赫兹的采样转换到20G赫兹的采样，然后将3.1G-10.6G赫兹频段的噪声取出，既可以得到PLC对UWB频段的辐射干扰，如图8所示。将此干扰加上本底噪声后作为干扰，然后重新计算UWB系统的误码率。通过该方法，反复的计算，能够得到误码率曲线，如图9所示。得到所述误码率后，判断其误码率是否超过预置的误差范围，若超过则将实际环境中的发射功率进行调整调整，直至所述误码率不超过预置的误差范围。

本发明实施例还提供了一种获取电力线通信电磁辐射值的系统，其特征在于，该系统包括：电流值获取单元、电磁辐射值获取单元；

电流值获取单元，在电力线路中传输正交频分复用信号时，根据电力线中的电流值、预置参数与电力线路各个预置子段的反射能量、透射能量与入射能量的分配关系，获得电力线上每个所述预置子段由行波、驻波合成的电流值；

电磁辐射获取单元，用于通过所述的合成的电流值，根据电偶极子辐射原理获得电力线通信的电磁辐射值。

由于计算电流值时能够调整参数，为了能够得到准确的参数，该系统还包括测试判断单元、参数调整单元；

判断单元，用于根据得到的所述被测点的电磁辐射值与预先测试得到的所述被测点电磁辐射值是否相等。

参数调整单元，用于在所述判断单元的判断结果为不相等的情况下，根据所述判断结果调整获得所述合成电流值的预置参数，直至所述的电磁辐射值与所述测试的辐射值相等。

为了能够得到电力线通信电磁辐射值与辐射标准的关系，并根据得到的关系调整电力线通信的发射功率，该系统还包括标准判断单元、功率调整单元；标准判断单元，用于判断获得的电力线通信的电磁辐射值是否低于辐射标准或超过辐射标准；

功率调整单元，用于当所述标准判断单元的判断结果为高于辐射标准的情况下，将电力线路中传输的信号对应的发射功率调整为不大于与辐射标准对应的发射功率。

为了能够得到电力线通信电磁辐射值对超宽带系统的干扰的误码率，并根据得到的关系调整电力线通信的发射功率，

该系统进一步包括：误码率获取单元、误码率判断单元；

误码率获取单元，用于获取在电力线通信电磁辐射的情况下对应超宽带系统的误码率；

误码率判断单元，用于判断所述的误码率是否超过预置的误差范围或不超过预置的误差范围；

功率调整单元，进一步用于通过所述的超过预置的误差范围的判断结果，将电力线路中传输的信号对应的发射功率进行调整，直至误码率不超过预置的误差范围。

以上对本发明的实施例进行了详细阐述。本发明通过考虑OFMD信号，考虑电力线路预置参数与电力线路各个预置子段的反射能量、透射能量与入射能量的分配关系，通过电偶极子辐射原理获得电力线通信的电磁辐射值，这个电磁辐射值是能够比较真实的反映出实际的环境中的电磁辐射值。

并且，由于宽带通信系统是信息社会的重要前提，宽带电力线通信技术在不因无意辐射而影响无线电业务的前提下，应当运行于可能达到的最大能力状态，发挥最大的技术潜能。因此针对宽带电力线通信系统，新的限值标准应当保证所有已在正常使用中的各种系统(UWB，GPS，WCDMA，GMS等)无须改造而能够正常使用。

电力线通信使用的频率是1～30MHz，全球的应用标准化程度很低。由于国内开展PLC接入的研究和应用时间相对欧洲和北美滞后，当前的研究工作是在国外研发的芯片基础上做二次开发层产品，所以国内没有PLC辐射相关的标准和规范。现阶段只能用套用通信产品和家电产品的标准。因此本发明提供了一种获得辐射门限值的方法，通过辐射门限值确定功率门限值的方法，通过该限制调整PLC的功率。

使得PLC的应用，既要满足与现有通信系统的共存，又在提高功率到最大限值内，以满足电力线通信对宽带高速率的需求。

通过本发明实施例，可以根据不同应用场合的需要评估PLC对无线通信系统的干扰程度，并给出功率限值标准。本发明实施例验证了宽带电力线通信的发射功率在10mw以内、在1米，3米，10米的距离以内的电磁辐射场符合已有规定，是可以与无线通信系统共存的。在此功率限定的基础上可通过采用新的信号调制解调技术来得到更高的传输速率。

以上对本发明实施例所提供的一种获取电力线通信电磁辐射值的方法与系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (12)

1、一种获取电力线通信电磁辐射值的方法，其特征在于，该方法包括：

在电力线路中传输正交频分复用信号时，根据电力线中的电流值、预置参数与电力线路各个预置子段的反射能量、透射能量与入射能量的分配关系，获得电力线上每个所述预置子段由行波、驻波合成的电流值；

通过所述的合成的电流值，根据电偶极子辐射原理获得电力线通信的电磁辐射值。

2、根据权利要求1所述的获取电力线通信电磁辐射值的方法，其特征在于，所述电力线上每个所述预置子段由行波、驻波合成的电流值由下式确定：

其中I_m(f)为频率f处信号的电流值，l_ij为第i段第j个所述预置子段相对于信号源端的距离，q，g_i、b₀、b₁为预置的参数，v_p取光速。

3、根据权利要求2所述的获取电力线通信电磁辐射值的方法，其特征在于，所述根据电偶极子辐射原理获得电力线通信的电磁辐射值的方法为：

首先获得任意一个所述预置子段在距离其中心点为r处产生的辐射值：

$\mathrm{\Δ}{E}_r=\mathrm{j\η}\frac{\mathrm{I\Δl}}{2\mathrm{\πr}}[\frac{1}{\mathrm{jkr}}+\frac{1}{{\left(\mathrm{jkr}\right)}^2}]e^{-\mathrm{jkr}}\cos \mathrm{\θ}$

$\mathrm{\Δ}{E}_{\mathrm{\θ}}=\mathrm{j\η}\frac{\mathrm{kI\Δl}}{4\mathrm{\πr}}[1+\frac{1}{\mathrm{jkr}}+\frac{1}{{\left(\mathrm{jkr}\right)}^2}]e^{-\mathrm{jkr}}\sin \mathrm{\θ}$

η＝η₀＝120π，I为所述预置子段由行波、驻波合成的电流值；Δl为所述预置子段的长度，λ为信号的工作波长，k＝2π/λ是高频信号产生的电磁波在空间媒质中传播的相位常数，θ为所述预置子段轴与待测点向径之间的夹角；

将电力线路中的各个所述预置子段在空间待测点处产生的辐射进行叠加，得到电力线在空间待测点处产生的总的辐射值：

$E_r=\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{E}_{\mathrm{ri}},$ $E_{\mathrm{\θ}}=\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{E}_{\mathrm{\θi}}$

$E=\sqrt{{E_r}^2+{E_{\mathrm{\θ}}}^2}$

其中M为电力线路预置子段电流元的个数，r_i为电力线路中第i个所述预置子段中心点到被测点的距离，其中i为自然数，且1≤i≤M。

4、根据权利要求3所述的获取电力线通信电磁辐射值的方法，其特征在于，得到电力线通信电磁辐射值后，进一步包括：：

比较根据所述 $E=\sqrt{{E_r}^2+{E_{\mathrm{\θ}}}^2}$ 得到的所述被测点的辐射值与预先测试得到的所述被测点辐射值是否相等，若不相等则调整所述参数q，g_i、b₀、b₁，使根据所述 $E=\sqrt{{E_r}^2+{E_{\mathrm{\θ}}}^2}$ 得到的所述被测点辐射值与所述被测点的测试辐射值相同。

5、根据权利要求1至4其中之一所述的获取电力线通信电磁辐射值的方法，其特征在于，所述根据电偶极子辐射原理获得电力线通信的电磁辐射值后，进一步包括：

将获得的电力线通信的电磁辐射值对比辐射标准，若不相同，则将电力线路中传输的信号对应的发射功率调整到不大于辐射标准对应的发射功率。

6、根据权利要求1所述的获取电力线通信电磁辐射值的方法，其特征在于，所述根据电偶极子辐射原理获得电力线通信的电磁辐射值后，进一步包括：

将该电磁辐射值转换为超宽带频段的辐射骚扰，将所述的辐射骚扰叠加到信道中的本底噪声上，获得在电力线通信电磁辐射的情况下对超宽带系统的误码率。

7、根据权利要求6所述的获取电力线通信电磁辐射值的方法，其特征在于，得到所述误码率后，判断其误码率是否超过预置的误差范围，若超过则将电力线路中传输的信号对应的发射功率进行调整，直至所述误码率不超过预置的误差范围。

8、根据权利要求6至7其中之一所述的获取电力线通信电磁辐射值的方法，其特征在于，所述获得在电力线通信电磁辐射的情况下对应超宽带系统的误码率的方法为：

计算在加载有所述的辐射骚扰后的超宽带系统误比特的个数，将得到的所述误比特个数除以系统发送的总比特数获得误码率。

9、一种获取电力线通信电磁辐射值的系统，其特征在于，该系统包括：

电流值获取单元，用于在电力线路中传输正交频分复用信号时，根据电力线中的电流值、预置参数与电力线路各个预置子段的反射能量、透射能量与入射能量的分配关系，获得电力线上每个所述预置子段由行波、驻波合成的电流值；

电磁辐射获取单元，用于通过所述的合成的电流值，根据电偶极子辐射原理获得电力线通信的电磁辐射值。

10、根据权利要求9所述的获取电力线通信电磁辐射值的系统，其特征在于，该系统进一步包括：

判断单元，用于根据得到的所述被测点的电磁辐射值与预先测试得到的所述被测点电磁辐射值是否相等。

参数调整单元，用于在所述判断单元的判断结果为不相等的情况下，根据所述判断结果调整获得所述合成电流值的预置参数，直至所述的电磁辐射值与所述测试的电磁辐射值相等。

11、根据权利要求9、10任一所述的获取电力线通信电磁辐射值的系统，其特征在于，该系统进一步包括：

标准判断单元，用于判断获得的电力线通信的电磁辐射值是否低于辐射标准或超过辐射标准；

功率调整单元，用于当所述标准判断单元的判断结果为高于辐射标准的情况下，将电力线路中传输的信号对应的发射功率调整为不大于与辐射标准对应的发射功率。

12、根据权利要求9、10任一所述的获取电力线通信电磁辐射值的系统，其特征在于，该系统进一步包括：

误码率获取单元，用于获取在电力线通信电磁辐射的情况下对应超宽带系统的误码率；

误码率判断单元，用于判断所述的误码率是否超过预置的误差范围或不超过预置的误差范围；

功率调整单元，进一步用于通过所述的超过预置的误差范围的判断结果，将电力线路中传输的信号对应的发射功率进行调整，直至误码率不超过预置的误差范围。

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