CN102118338B - 电力载波通信方法及装置 - Google Patents

电力载波通信方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN102118338B
CN102118338B CN 200910239641 CN200910239641A CN102118338B CN 102118338 B CN102118338 B CN 102118338B CN 200910239641 CN200910239641 CN 200910239641 CN 200910239641 A CN200910239641 A CN 200910239641A CN 102118338 B CN102118338 B CN 102118338B
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
frequency band
interference
power line
decay
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN 200910239641
Other languages
English (en)
Other versions
CN102118338A (zh
Inventor
张旗
于峰崎
李磊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changshu intellectual property operation center Co.,Ltd.
Original Assignee
Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS filed Critical Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Priority to CN 200910239641 priority Critical patent/CN102118338B/zh
Publication of CN102118338A publication Critical patent/CN102118338A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102118338B publication Critical patent/CN102118338B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

一种电力载波通信的方法及装置，包括如下步骤：衰减信号检测步骤，发送导频信号并通过电网传输后被接收，对接收的导频信号进行衰减信号检测，获得衰减强的频带；干扰信号检测步骤，采集信号并进行干扰信号检测，获得干扰强的频带；取并集步骤，把衰减强的频带和干扰强的频带取并集，该频带的并集为信号需要避让的频带；通信步骤，将信号调制在该频带的并集以外的频带上，正常通信。避免了信号衰减频带和干扰信号频带的干扰，达到了数据传输过程中的实时性、有效性、安全性和可靠性；有利于在电网传输信道上传输高速数据、话语、图像等多媒体业务信号。

Description

电力载波通信方法及装置
【技术领域】
本发明涉及一种通信方法及装置，尤其涉及一种电力载波通信方法及装置。
【背景技术】
智能电网，是将传统的电网进行智能化改造，它利用现代的通信技术、先进的传感和测量技术，基于博弈论的数学优化方法、实时对电网进行配电控制，调度管理和决策；它以充分满足用户对电力的需求和优化资源配置、确保电力供应的安全性、可靠性和经济性、满足环保约束、保证电能质量、适应电力市场化发展等为目的，实现对用户可靠、经济、清洁、互动的电力供应和增值服务。
现代的通信技术中已经提出了电力载波通信(Power Line Comunication)技术。电力载波通信技术是利用配电网低压线路传输高速数据、话音、图像等多媒体业务信号的一种通信方式，有利于充分利用电力设施，节省普通通信所需要的数据传输媒体，发挥电力资源优势。然而，由于低压配电网自身固有的特点，要在其上实现安全可靠的数据传输是相当困难的。
综上所述，相对于传统电网智能电网赋予更多的通信功能，但是，采用电网电力线作为通信信道，存在传输信号环境差、衰减严重、阻抗变化大、干扰杂多、时变性大等不利因素。有必要对现有的电力载波通信技术为应用于智能电网而进行改进，实现在智能电网上的实时高效、安全可靠的通信。
【发明内容】
有鉴于此，有必要针对现有技术的缺陷，提供一种实时动态识别独占的低压电力线路的频带上，哪些频带衰减干扰严重，不适合进行数据传输，哪些频带衰减干扰不严重，适合进行数据传输。然后仅利用适合数据传输的频带进行通信，从而达到数据传输实时性、有效性并且在满足比特误码率的基础上尽量降低发送信号功率的电力载波通信方法及装置。
本发明提供了一种电力载波通信的方法，包括如下步骤：衰减信号检测步骤，发送导频信号并通过电网传输后被接收，对接收的导频信号进行衰减信号检测，获得衰减强的频带；干扰信号检测步骤，采集信号并进行干扰信号检测，获得干扰强的频带；取并集步骤，把衰减强的频带和干扰强的频带取并集，该频带的并集为信号需要避让的频带；通信步骤，将信号调制在该频带的并集以外的频带上，正常通信。
优选地，该衰减信号检测步骤依次包括如下步骤：将导频信号进行傅立叶反变换；发送该导频信号；该导频信号通过电网传输后得到的接收信号进行傅立叶变换；采用信号的能量检测法检测该接收信号的衰减能量值；以及判断该接收信号的衰减能量值是否小于或等于衰减门限值，是则为衰减强的频带。
优选地，该导频信号由信号发射器发送并由信号接收器接收后进行衰减信号检测。
优选地，该导频信号从信号发射器发送并由信号接收器接收后进行衰减信号检测，该导频信号再次由信号接收器发送并由信号发射器接收后再次进行衰减信号检测。
优选地，该干扰信号检测步骤依次包括如下步骤：采集信号并进行傅立叶变换；采用信号的能量检测法检测该采集信号的干扰能量值；以及判断该采集信号的干扰能量值是否大于或等于干扰门限值，是则为干扰强的频带。
优选地，该干扰信号检测的采集信号在信号发送端或信号接收端采集。
优选地，该发送的导频信号为相同幅值的多载波正交频分复用的导频信号。
本发明还提供了一种电力载波通信装置，至少包括：信号发射器，用于发射导频信号；信号接收器，用于接收导频信号通过电网传输后得到的接收信号；衰减检测模块，用于对该接收信号进行衰减检测并获得衰减强的频带；信号采集模块，用于从电网采集信号；干扰检测模块，用于对该采集信号进行干扰检测并获得干扰强的频带；以及处理模块，用于把该衰减强的频带和该干扰强的频带取并集，该频带并集为信号需要避让的频带，并将信号调制在该频带并集以外的频带上，正常通信。
优选地，该信号发射器对导频信号进行傅立叶反变换后发送，该信号接收器接收通过电网传输后得到的接收信号进行傅立叶变换；该衰减检测模块用于执行如下操作：采用信号的能量检测法检测该接收信号的衰减能量值，判断该接收信号的衰减能量值是否小于或等于衰减门限值，是则为衰减强的频带。
优选地，该信号采集模块对采集信号进行傅立叶变换；该干扰检测模块用于执行如下操作：采用信号的能量检测法检测该采集信号的干扰能量值，判断该采集信号的干扰能量值是否大于或等于干扰门限值，是则为干扰强的频带。
本发明采用频谱认知技术感知电力输电线上信号衰减和干扰信号强度，在信号发射端和信号接收端将信号衰减和干扰信号强度的检测问题进行解耦并检测信号衰减和干扰信号强度，将电力输电线上信号衰减和干扰信号强度的检测问题的结果取并集，得到最后有用信号需要避让的频带，将信号调制在频带并集以外的频带上，正常通信；避免了信号衰减频带和干扰信号频带的干扰，达到了数据传输过程中的实时性、有效性、安全性和可靠性；有利于在电网传输信道上传输高速数据、话语、图像等多媒体业务信号；
采用电网已经铺设好的网路作为通信信道，不需要大规模的投入基础通信建设，节省了大量的资金，提高了经济效益；
获得需要避让的频带，可以降低发送信号的功率，节省了电能，降低了工作过程中的温度，延长了使用寿命，提高了经济效益。
【附图说明】
为更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的附图，然而所附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
图1为本发明的电力载波通信方法的流程图；
图2为本发明的电力载波通信方法的信号衰减检测步骤的流程图；
图3为本发明的电力载波通信方法的信号干扰检测步骤的流程图；
图4为本发明的电力载波通信装置的原理框图。
【具体实施方式】
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。
本发明是通过电网电力线采用电力载波通信技术传输信号，找出衰减强和干扰强的频带，得出需要避让的频带，从而把信号调制在不需要避让的频带上，然后正常通信。
参见图1至图3，本发明的电力载波通信方法包括：
首先，步骤S1，衰减信号检测，导频信号通过电网传输然后被接收，该导频信号进行衰减信号检测，获得衰减强的频带。
步骤S2，干扰信号检测，对采集信号进行干扰信号检测，获得干扰强的频带。
步骤S3，取并集，把信号衰减强的频带和干扰信号强的频带取并集，所述频带并集为信号需要避让的频带。
步骤S4，通信，将信号调制在频带并集以外的频带上，正常通信。
步骤S1还包括：
步骤S11，发送经过傅立叶反变换的导频信号。发出的导频信号为Xs(N)，该导频信号经过傅立叶反变换后得到时域信号xs(n)，即xs(n)＝IFFT[Xs(N)]。
步骤S12，该导频信号通过电网传输后得到的接收信号进行傅立叶变换，该接收信号为yr(n)，然后对该接收信号进行傅立叶变换得到Yr(N)；
y r ( n ) = x s ( n ) ⊗ h ( n ) + i r ( n ) + w r ( n ) ,
Yr(N)＝Xs(N)H(N)+Ir(N)+Wr(N)；
其中，h(n)为电力载波信道的脉冲响应，
Figure G2009102396411D00042
表示卷积，ir(n)是信道干扰信号，wr(n)是加性高斯白噪声信号；
Yr(N)＝FFT[yr(n)]，H(N)＝FFT[h(n)]，
Ir(N)＝FFT[ir(n)]，Wr(N)＝FFT[wr(n)]。
步骤S13，采用信号的能量检测法检测该接收信号的衰减能量值。
步骤S14，根据该接收信号的衰减能量值与预先设定的衰减门限值进行比较。
步骤S15，小于或等于衰减门限值为衰减强的频带。
在步骤S13至步骤S15的过程中可以建立衰减二元检测模型，首先采用信号的能量检测法对接收信号进行检测并获得接收信号的衰减能量值(即|Yr(N)|2)，然后把该衰减能量值与预先设定的衰减门限值ε进行比较，获得衰减强的频带。
该衰减二元检测模型的建立，衰减能量值|Yr(N)|2＞ε，信号衰减弱，衰减能量值|Yr(N)|2≤ε，信号衰减强。该衰减门限值ε可以通过多次实验或者综合考虑虚警和漏检的概率即可得到。
同时，导频信号从信号发射器发送并由信号接收器接收后进行衰减信号检测，该导频信号再次由信号接收器发送并由信号发射器接收后再次进行衰减信号检测。
步骤S2还包括：
步骤S21，对电网电力线上干扰信号强度的检测需要信号发射器在信号接收器未发射信号的情况下对信道干扰进行检测。
对采集信号进行傅立叶变换。在信号发射器端或信号接收器端获得的采集信号为ys(n)，即ys(n)＝is(n)+ws(n)，
其中is(n)是信道干扰信号，ws(n)是加性高斯白噪声信号；
然后对采集信号进行傅立叶变换得到Ys(N)＝Is(N)+Ws(N)，
其中Is(N)＝FFT[is(n)]，Ws(N)＝FFT[ws(n)]。
步骤S22，采用信号的能量检测法检测该采集信号的干扰能量值。
步骤S23，根据该采集信号的干扰能量值与预先设定的干扰门限值进行比较。
步骤S24，大于或等于干扰门限值为干扰强的频带。
在步骤S22至步骤S24的过程中可以建立干扰二元检测模型，首先采用信号的能量检测法对采集信号进行检测并获得干扰能量值(即|Ys(N)|2)，然后把该干扰能量值与预先设定的干扰门限值ξ，进行比较，获得干扰强的频带。
该干扰二元检测模型的建立，干扰能量值|Ys(N)|2＜ξ，信号干扰不强，干扰能量值|Ys(N)|2≥ξ，信号干扰强。该干扰门限值ξ，可以通过多次实验或者综合考虑虚警和漏检的概率即可得到。
同时，干扰信号检测的采集信号在信号发射器端或信号接收器端采集。在信号发射器端采集信号的时候，信号接收器没有发送信号；在信号接收器端采集信号的时候，信号发射器没有发送信号。
步骤S3还包括：
步骤S31，信号衰减强的频带和干扰信号强的频带取并集。
步骤S32，频带并集为信号需要避让的频带；
步骤S4还包括：
步骤S41，将信号调制在频带并集以外的频带上。
步骤S42，正常通信。
本发明的电力载波通信装置包括：信号发射器、信号接收器、衰减检测模块、干扰检测模块以及处理模块；
信号发射器发送经过傅立叶反变换的导频信号，并经电网电力线传输；
信号接收器接收通过电网传输后得到的接收信号，对得到的接收信号进行傅立叶变换；
衰减检测模块进行衰减检测并获得衰减强的频带，衰减检测模块对经过傅立叶变换的接收信号采用信号的能量检测法检测该接收信号的衰减能量值，通过与衰减门限值比较，做出判断，小于或等于衰减门限值的为衰减强的频带；
信号采集模块从电网采集信号；
干扰检测模块通过对采集信号进行干扰检测并获得干扰强的频带，干扰检测模块对经过傅立叶变换的采集信号采用信号的能量检测法检测采集信号的干扰能量值，通过与干扰门限值比较，做出判断，大于或等于干扰门限值的为干扰强的频带；
处理模块把信号衰减强的频带和信号干扰强的频带取并集，此为信号需要避让的频带，然后把信号调制在频带并集以外的频带上，正常通信。
因为获得需要避让的频带，该电力载波通信装置可以降低发送信号的功率，节省了电能，降低了电力载波通信装置工作过程中的温度，延长了电力载波通信装置的使用寿命，提高了经济效益。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电力载波通信的方法，包括如下步骤：
衰减信号检测步骤，发送导频信号并通过电网传输后被接收，对接收的导频信号进行衰减信号检测，获得衰减强的频带；
干扰信号检测步骤，采集信号并进行干扰信号检测，获得干扰强的频带；
取并集步骤，把衰减强的频带和干扰强的频带取并集，该频带的并集为信号需要避让的频带；
通信步骤，将信号调制在该频带的并集以外的频带上，正常通信。
2.根据权利要求1所述的电力载波通信的方法，其特征在于，该衰减信号检测步骤依次包括如下步骤：
将导频信号进行傅立叶反变换；
发送该导频信号；
该导频信号通过电网传输后得到的接收信号进行傅立叶变换；
采用信号的能量检测法检测该接收信号的衰减能量值；以及
判断该接收信号的衰减能量值是否小于或等于衰减门限值，是则为衰减强的频带。
3.根据权利要求1或2所述的电力载波通信的方法，其特征在于，该导频信号由信号发射器发送并由信号接收器接收后进行衰减信号检测。
4.根据权利要求1或2所述的电力载波通信的方法，其特征在于，该导频信号从信号发射器发送并由信号接收器接收后进行衰减信号检测，该导频信号再次由信号接收器发送并由信号发射器接收后再次进行衰减信号检测。
5.根据权利要求1所述的电力载波通信的方法，其特征在于，该干扰信号检测步骤依次包括如下步骤：
采集信号并进行傅立叶变换；
采用信号的能量检测法检测该采集信号的干扰能量值；以及
判断该采集信号的干扰能量值是否大于或等于干扰门限值，是则为干扰强的频带。
6.根据权利要求5所述的电力载波通信的方法，其特征在于，该干扰信号检测的采集信号在信号发送端或信号接收端采集。
7.根据权利要求1所述的电力载波通信的方法，其特征在于，该发送的导频信号为相同幅值的多载波正交频分复用的导频信号。
8.一种电力载波通信装置，其特征在于，至少包括：
信号发射器，用于发射导频信号；
信号接收器，用于接收导频信号通过电网传输后得到的接收信号；
衰减检测模块，用于对该接收信号进行衰减检测并获得衰减强的频带；
信号采集模块，用于从电网采集信号；
干扰检测模块，用于对该采集信号进行干扰检测并获得干扰强的频带；以及
处理模块，用于把该衰减强的频带和该干扰强的频带取并集，该频带并集为信号需要避让的频带，并将信号调制在该频带并集以外的频带上，正常通信。
9.根据权利要求8所述的电力载波通信装置，其特征在于，该信号发射器对导频信号进行傅立叶反变换后发送，该信号接收器接收通过电网传输后得到的接收信号进行傅立叶变换；该衰减检测模块用于执行如下操作：采用信号的能量检测法检测该接收信号的衰减能量值，判断该接收信号的衰减能量值是否小于或等于衰减门限值，是则为衰减强的频带。
10.根据权利要求9所述的电力载波通信装置，其特征在于，该信号采集模块对采集信号进行傅立叶变换；该干扰检测模块用于执行如下操作：采用信号的能量检测法检测该采集信号的干扰能量值，判断该采集信号的干扰能量值是否大于或等于干扰门限值，是则为干扰强的频带。
CN 200910239641 2009-12-31 2009-12-31 电力载波通信方法及装置 Active CN102118338B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200910239641 CN102118338B (zh) 2009-12-31 2009-12-31 电力载波通信方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200910239641 CN102118338B (zh) 2009-12-31 2009-12-31 电力载波通信方法及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102118338A CN102118338A (zh) 2011-07-06
CN102118338B true CN102118338B (zh) 2013-08-07

Family

ID=44216939

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 200910239641 Active CN102118338B (zh) 2009-12-31 2009-12-31 电力载波通信方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102118338B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103078668B (zh) * 2013-02-01 2016-03-16 北京曼若科技有限公司 电力线通信方法和装置
CN104467920A (zh) * 2014-12-29 2015-03-25 常熟市九洲电器设备有限公司 电力载波通信传输装置
JP6759879B2 (ja) * 2016-09-02 2020-09-23 富士ゼロックス株式会社 信号伝送装置及び画像形成装置
CN108566230B (zh) * 2018-03-02 2020-03-10 珠海格力电器股份有限公司 载波通道控制方法及装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1571291A (zh) * 2004-04-29 2005-01-26 中国电力科学研究院 低压电力线数据通信系统和方法
CN1933348A (zh) * 2006-10-10 2007-03-21 东南大学 电力线载波通信中的零中频接收机及接收方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1571291A (zh) * 2004-04-29 2005-01-26 中国电力科学研究院 低压电力线数据通信系统和方法
CN1933348A (zh) * 2006-10-10 2007-03-21 东南大学 电力线载波通信中的零中频接收机及接收方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102118338A (zh) 2011-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101980451B (zh) 基于时段自适应的电力线工频通信系统及方法
CN102025194B (zh) 用于工业电网的工频通信同步检测方法及装置
CN102882556B (zh) 一种用电信息的采集方法、装置和系统
CN105591826A (zh) 一种低压电力线宽带载波通信网络故障诊断装置及方法
CN103457636B (zh) 基于频率认知技术的跨频带电力线载波通信方法及系统
CN103220052B (zh) 一种认知无线电中检测频谱空洞的方法
CN101826893B (zh) 一种利用电力线进行载波通讯的智能电表及其工作方法
CN102118338B (zh) 电力载波通信方法及装置
CN102664705B (zh) 一种飞行器数据链自适应编码调制方法
CN102832963B (zh) 用于电力线载波扩频通信的速率自适应系统及方法
CN102821478B (zh) 一种基于认知的宽带无线接入设备星状组网方法
CN107623534B (zh) 一种用于偏远地区的电力监控系统及方法
CN103763706A (zh) 基于分簇的协作频谱感知模糊融合方法
CN105959246A (zh) 一种抗干扰方法
CN102255833B (zh) 一种上行链路宽带干扰的分析方法和装置
CN106160791A (zh) 面向智能配电网的三相多路电力线工频通信方法及系统
CN102158332A (zh) 一种微电网中的正交频分复用通信方法及装置
CN101751766A (zh) 基于电力线实现远程抄表的方法及装置
CN107682047B (zh) 一种信道感知的中压电力线通信数据传输方法
CN202929836U (zh) 用电信息采集设备及用电信息采集系统
CN103024886B (zh) 宽带认知无线电中感知时间和子载波功率联合分配的方法
CN107579940A (zh) 基于感应耦合温盐深链多节点信道模型的多载波通信算法
CN102386985A (zh) 适用于马尔可夫业务模型的频谱感知方法
CN204615823U (zh) 一种电力线宽带载波通信模块
CN104467995B (zh) 基于隐马尔科夫模型的盲主用户检测与发送电平识别方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20200915

Address after: 215500 No.13, Caotang Road, Changshu, Suzhou, Jiangsu Province

Patentee after: Changshu intellectual property operation center Co.,Ltd.

Address before: 1068 No. 518055 Guangdong city in Shenzhen Province, Nanshan District City Xili Road School of Shenzhen University

Patentee before: SHENZHEN INSTITUTES OF ADVANCED TECHNOLOGY

TR01 Transfer of patent right
CI03 Correction of invention patent

Correction item: Patentee|Address

Correct: Shenzhen Advanced Technology Research Institute|518055 1068 Xueyuan Avenue, Shenzhen University Town, Xili, Nanshan District, Shenzhen, Guangdong Province

False: Changshu Intellectual Property Operation Center Co., Ltd.|215500 No. 13, Caodang Road, Changshu City, Suzhou City, Jiangsu Province

Number: 40-02

Volume: 36

CI03 Correction of invention patent