CN102714521B

CN102714521B - 用于电力线通信系统的装置、电力线通信系统和电力线通信方法

Info

Publication number: CN102714521B
Application number: CN201080047357.5A
Authority: CN
Inventors: 安德里亚斯·斯楚瓦格尔; 迪特马尔·思琦尔; 约翰·克里斯多佛·克利夫顿
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2009-10-26
Filing date: 2010-10-12
Publication date: 2015-11-25
Anticipated expiration: 2030-10-12
Also published as: KR20120089681A; US9025647B2; WO2011050902A1; CN102714521A; EP2494702B1; EP2494702A1; KR101711235B1; US20120243590A1

Abstract

一种装置包括：电力输入端，用于经由电力电缆将外部AC电力提供给所述装置；滤波器，用于将来自外部的噪声从提供的外部AC电力滤除，从而产生经滤波的AC电力；至少一个电力插座，用于将经滤波的AC电力提供给至少一个其他装置；以及PLC调制解调器，配置为连接到至少一个电力插座，使用经滤波的AC电力经由电力线通信将数据传输到至少一个其他装置或者从至少一个其他装置接收数据。所述装置也可用于所公开的电力线通信系统。电力线通信方法使用该装置将电力线通信网络与干线电网隔离。

Description

用于电力线通信系统的装置、电力线通信系统和电力线通信方法

技术领域

本发明涉及可用于电力线通信系统的装置。此外本发明涉及对应的PLC系统以及电力线通信方法。

背景技术

电力线通信(PLC)是描述使用用于同时分发数据的配电线路的方法的术语，又称为干线(mains)通信、电力线传输(PLT)、宽带电力线(BPL)、电力带或电力线网络(PLN)。载体可通过在标准50Hz或60Hz交流电(AC)上叠加模拟信号来传达语音和数据。对于室内应用，PLC设备可将家用电力线路用作传输介质。

但是，电力线通信系统中装置之间的电力线通信可能受位于电力线通信系统外部但是连接到相同电力线路的其他装置或系统(例如吸尘器、电钻或开关电源)干扰、受其他外部源(例如其他PLC系统)干扰、受干线电力网络中的扰动干扰或者受其他噪声源干扰。

因此，用于分配数据的其他载体被用于相互通信的装置之间的短距离，例如HDMI线缆。这样会导致将不同的通信装置相互连接的多个线缆或者导致复杂的网络体系结构。

发明内容

本发明的一个目的是在没有来自电力线通信系统外部干扰的情况下在电力线通信系统的多个装置之间实现电力线通信。本发明的另一目的是提供一种不与建筑中任何地方连接到干线的其他装置或系统干扰的电力线通信系统。这些其他装置或系统可以是无线电接收器、其他PLC系统等等。

通过根据权利要求1的装置、分别通过根据权利要求7和12的电力线通信系统、以及通过根据权利要求15的电力线通信方法实现上述目的。

从属权利要求中限定了其他实施例。

附图说明

考虑附图以及后面的描述，本发明的其他细节变得显而易见。

图1示出根据本发明实施例的装置的示意性方框图。

图2示出根据本发明实施例的电力线通信系统的示意性方框图，其中所有装置都包括PLC调制解调器。

图3示出根据本发明其他实施例的电力线通信系统的示意性方框图，其中通过不包括PLC调制解调器的第一装置将PLC系统与干线电力网络隔离。

图4示出根据本发明实施例的电力线通信方法的流程图。

具体实施方式

下面描述说明书的实施例。重要的是注意，下面所有所述实施例以及它们的特性和技术特征都可以以任何方式组合，即，没有如下的限制：某些所述实施例、特性和技术特征不可以相互组合。

图1中示出可在电力线通信系统中使用的装置100的示意性方框图。装置100包括电力输入端101，电力输入端101用于经由电力电缆102向装置100提供外部AC电力，电力电缆102连接到电力电源插座(未示出)，电力电源插座连接到干线电力网络或家庭电力网络(家用电力线路)，例如公寓或单个家庭房屋中的壁装电源插座。请注意，在“电力输入端”的含义下，可以理解为用于提供外部AC电力的任何输入端，例如布置在装置外部且配置为连接到电力电缆的插头的输入端子，或者电力电缆到装置内部组件的内部连接。此外，在“电力电缆”的含义下，可以理解为具有任何长度的电力电缆，或甚至只是连接到电力输入端的插头。此外装置100包括其输入端连接到电力输入端101的滤波器103，滤波器103配置为将来自装置100外部的噪声从提供的外部AC电力中滤除。因此滤波器103产生经滤波的AC电力，在滤波器103的输出端提供。滤波器103的输出端与至少一个内嵌式电力插座相连接，内嵌式电力插座用于将经滤波的AC电力提供给至少一个其他装置。例如可将至少一个电力插座放置在装置100后侧。

在图1中，示出三个电力插座110、120、130，用于将多达三个其他装置连接到装置100，且用于向这些其他装置提供经滤波的AC电力。但是，只要满足电力消耗和安全的要求，装置100就可包括任何数量的电力插座。此外，电力插座110、120、130可以是任何类型，例如类型A、B、C、D、E、F、G、I、K、L或M，且各个电力插座可以是不同的类型。

滤波器103可以是任何种类的电子滤波器，适合于将噪声从电力输入端101提供的外部AC电力中滤除。也就是说，滤波器103可以是无源或有源滤波器、模拟或数字滤波器、高通、低通或带通滤波器或者不同滤波器的组合。滤波器103将不要的频率成分(会影响电力线通信)从外部AC电力中消除。滤波器103产生经滤波的AC电力，相比于外部AC电力，该经滤波的AC电力包括无干扰频率成分或者至少干扰小的频率成分。与使用外部AC电力的电力线通信相比，使用经滤波的AC电力的电力线通信特征在于更高的通信质量和通信可靠性以及更高的数据吞吐率。

此外，滤波器103消除使用经滤波的AC电力的电力线通信系统的频率成分，因此它们不干扰连接到外部AC电力的任何装置。

滤波器103在两个方向上将使用滤波的AC电力的电力线通信网络与干线电网(例如建筑的干线电网)隔离，因此电力线通信网络不受使用外部AC电力的其他装置或电力线通信网络干扰，并且不影响使用外部AC电力的其他装置或电力线通信网络。

装置100配置为经由与至少一个嵌入式电力插座相连接的电力电缆向至少一个其他装置提供经滤波的AC电力。因此，至少一个其他装置可以不在任何电源插座连接到干线电力网络或者家庭电力网络。

装置100包括PLC调制解调器104，PLC调制解调器104配置为连接到电力插座110、120、130的至少其中之一，并向连接到与PLC调制解调器104相连接的电力插座110、120、130其中之一的另一装置(图2中未示出)传输数据，或者从连接到与PLC调制解调器104相连接的电力插座110、120、130其中之一的另一装置(图2中未示出)接收数据。对于PLC调制解调器104与连接到电力插座110、120、130其中之一的其他装置之间的电力线通信，使用通过滤波器103提供的经滤波的AC电力。也就是说，当PLC调制解调器104和电力插座110、120、130其中之一连接到滤波器103的输出端时，在经滤波的AC电力上调制数据。

可选地，装置100可包括至少一个其他组件105，例如微型计算机、显示器或任何其他组件，其中至少一个其他组件105配置为与电力输入端101相连接，并被供以外部AC电力。因此，至少一个其他组件105不因为产生噪声而干扰使用经滤波的AC电力的电力线通信。

此外，装置100可包括第一开关106。在第一开关状态下，第一开关106配置为将PLC调制解调器104连接到滤波器103的输出端以及电力插座110、120、130的至少其中之一，如图1所示。这样允许PLC调制解调器104使用经滤波的AC电力与连接到电力插座110、120、130的至少其中之一的至少一个其他装置通信。在第二开关状态下，第一开关106配置为将PLC调制解调器104连接到电力输入端101。因此，PLC调制解调器104可使用外部AC电力与连接到干线电力网络或家庭电力网络的其他装置通信。

此外装置100可包括第二开关107。在第一开关状态下，第二开关107配置为将至少一个电力插座110、120、130连接到PLC调制解调器104以及滤波器103的输出端，如图1所示。这样允许连接到电力插座110、120、130的至少其中之一的装置使用滤波的AC电力与PLC调制解调器104通信。在第二开关状态下，第二开关106配置为将至少一个电力插座110、120、130连接到电力输入端101。因此，滤波器103被短路，并且连接到电力插座110、120、130的至少其中之一的装置可使用外部AC电力与连接到干线电力网络或家庭电力网络的其他装置直接通信。

或者，PLC调制解调器104可操作为连接到电力插座110、120、130的至少其中之一的装置与干线电力网络或家庭电力网络之间的网关。也就是说，PLC调制解调器104可将来自内部网络的PLC数据桥接到外部，所述内部网络用于PLC调制解调器104与连接到电力插座110、120、130的至少其中之一的至少一个装置之间的通信。

装置100可包括第一开关106或第二开关107或者第一开关106和第二开关107。如果装置100包括第一开关106和第二开关107，就存在不同的可能开关状态的组合。此外，可将第一开关106和第二开关107集成在一个开关部件中。

装置100例如可以是机顶盒、游戏站、HDD记录器、无线电接收器、计算机、HiFi放大器、HiFi支架的任何系统组件、计时器单元或者用于若干单元的外部电源。

连接到装置100的至少一个电力插座110、120、130的其他装置的示例可以是TV、CD播放器、HiFi放大器、HiFi支架的任何系统组件、计时器单元或者用于若干单元的外部电源。

图2示出根据本发明实施例的电力线通信系统200的示意性方框图。PLC系统200包括第一装置100和至少一个第二装置。在图2中，通过示例的方式示出三个第二装置210、220、230。但是，系统200可包括任何数量的第二装置，例如仅一个或多于三个。

第一装置100与参照图1所述的装置100一致。第一装置100包括第一电力输入端101，第一电力输入端101用于经由第一电力电缆102向第一装置100提供外部AC电力，第一电力电缆102连接到电力电源插座(未示出)，电力电源插座连接到干线电力网络或家庭电力网络。此外第一装置100包括其输入端连接到第一电力输入端101的滤波器103，滤波器103配置为将来自第一装置100外部的噪声从提供的外部AC电力中滤除。因此滤波器103产生经滤波的AC电力，在滤波器103的输出端提供。滤波器103的输出端与至少一个内嵌式电力插座相连接，内嵌式电力插座用于将经滤波的AC电力提供给至少一个第二装置。在图2中，通过示例的方式示出三个电力插座110、120、130。但是，第一装置100可包括任何数量的电力插座，其中电力插座的数量至少等于系统200的第二装置的数量。也就是说，例如，如果第二装置的数量为2，则电力插座的数量等于或大于2。

此外，第一装置100包括PLC调制解调器104。PLC调制解调器104配置为连接到至少一个电力插座110、120、130，并向至少一个第二设备210、220、230传输数据或者从至少一个第二设备210、220、230接收数据。

每个第二装置210、220、230分别包括第二电力输入端211、221、231，用于经由各个第二电力电缆212、222、232向第二装置210、220、230提供AC电力，第二电力电缆212、222、232配置为连接到电力插座110、120、130的其中之一。第二电力电缆212、222、232的插头应当适应于它所连接的电力插座110、120、130的类型。如果第一装置100包括如上所述的第二开关107，那么提供给第二装置210、220、230的AC电力可以是通过滤波器103产生的经滤波的AC电力，也可以是外部AC电力。

此外每个第二装置包括各自的第二PLC调制解调器214、224、234，第二PLC调制解调器214、224、234配置为连接到各自的第二电力输入端211、221、231，并经由电力线通信向第一PLC调制解调器104发送数据或者从第一PLC调制解调器104接收数据，或向另一装置发送数据或从另一装置接收数据。

也就是说，第一装置100可使用经滤波的AC电力经由电力线通信与至少一个第二装置210、220、230通信。此外，至少一个第二装置210、220、230可使用经滤波的AC电力经由电力线通信与另一个第二装置210、220、230直接通信。如果第一装置100包括如上所述的第一开关106，那么在第一开关106的第二开关状态下，第一装置100可以与连接到干线电力网络或家庭电力网络的其他装置通信。此外，第一PLC调制解调器104可使用外部AC电力，将来自第二装置210、220、230的至少其中之一的数据桥接到连接到干线电力网络或家庭电力网络的其他装置。如果第一装置100包括如上所述的第二开关107，那么在第二开关107的第二开关状态下，第二装置210、220、230可以与连接到干线电力网络或家庭电力网络的其他装置直接通信，其中外部AC电力用于电力线通信。

可选地，每个或一部分第二装置210、220、230可分别包括至少一个其他组件215、225、235，其中其他组件使用通过各自的第二电力输入端211、221、231提供的AC电力。其他组件215、225、235的示例是显示器、微控制器、扬声器等等。

PLC系统200的第一装置100例如可以是机顶盒、游戏站、HDD记录器、无线电接收器、计算机、HiFi放大器、HiFi支架的任何系统组件、计时器单元或者用于若干单元的外部电源。

PLC系统200的第二装置的示例可以是TV、CD播放器、HiFi放大器、HiFi支架的任何系统组件、计时器单元或者用于若干单元的外部电源。

系统200例如可以是HiFi放大系统或者使用用于若干单元的一个外部电源的任何其他系统。

在图3中，示出根据本发明另一实施例的电力线通信系统300的示意性方框图。PLC系统300包括第一装置301和多个第二装置。在图3中，通过示例的方式示出三个第二装置310、320、330。但是，系统300可包括大于1的任何数量的第二装置，例如两个或大于三个。

第一装置301包括第一电力输入端101，第一电力输入端101用于经由第一电力电缆102向第一装置301提供外部AC电力，第一电力电缆102连接到电力电源插座(未示出)，电力电源插座连接到干线电力网络或家庭电力网络。此外第一装置301包括其输入端连接到第一电力输入端101的滤波器103，滤波器103配置为将来自第一装置301外部的噪声从提供的外部AC电力中滤除。因此滤波器103产生经滤波的AC电力，在滤波器103的输出端提供。滤波器103的输出端与多个内嵌式电力插座相连接，内嵌式电力插座用于将滤波的AC电力提供给多个第二装置。在图3中，通过示例的方式示出三个电力插座110、120、130。但是，第一装置301可包括任何数量的电力插座，其中电力插座的数量至少等于系统300的第二装置的数量。也就是说，例如，如果第二装置的数量为2，则电力插座的数量等于或大于2。与参照图1所述的装置100不同，第一装置301不包括PLC调制解调器。可选地，第一装置301可包括类似于参照图1所述的第二开关107的开关。

每个第二装置210、220、230分别包括第二电力输入端211、221、231，用于经由各自的第二电力电缆212、222、232向第二装置210、220、230提供AC电力，各自的第二电力电缆212、222、232配置为连接到电力插座110、120、130的其中之一。第二电力电缆212、222、232的插头应当适应于它所连接的电力插座110、120、130的类型。

此外每个第二装置包括各自的第二PLC调制解调器214、224、234，第二PLC调制解调器214、224、234配置为连接到各自的第二电力输入端211、221、231，并向至少一个其他PLC调制解调器214、224、234发送数据或者从至少一个其他PLC调制解调器214、224、234接收数据。因为将经滤波的AC电力用于电力线通信，所以PLC系统300与使用外部AC电力的干线电力网络或家庭电力网络隔离地通信。

PLC系统300的第一装置301向第二装置210、220、230提供经滤波的AC电力，并因此提供没有来自外部的干扰的AC电力以用于第二装置210、220、230之间的电力线通信。第一装置301本身不与PLC系统300中的其他装置通信。

可选择地，每个或一部分第二装置210、220、230可分别包括至少一个其他组件215、225、235，其中其他组件被供以经滤波的AC电力。

PLC系统300的第一装置301例如可以是多个扩展接线板或者包括多个电力插座的多电源插座接线板，并且系统300的第二装置例如可以选自包括机顶盒、游戏站、HDD记录器、无线电接收器、计算机、TV、CD播放器、HiFi放大器、HiFi支架的任何系统组件、计时器单元或者用于若干单元的外部电源的群组。

经常，例如将能够相互通信的不同装置放置在一个房间里，并且仅以短距离相互分离。如果这些装置要相互通信，那么例如可以通过连接到至少两个装置的HDMI线缆或者通过无线链路来分发数据。根据本发明，使用经滤波的AC电力经由电力线通信在关于PLC系统200所述的第一装置与第二装置之间或者在关于PLC系统300所述的第二装置之间分配数据，这可代替HDMI线缆、IEEE1394、VGA、DVI、USB、eSATA、ETH等等。此外，本发明可代替无线链路，例如IEEE802.11、WiFi、WHDI、UWB、无线HDMI、无线HD、无线USB、ZigBee、蓝牙等等。相比于基于HDMI线缆的系统，这样使得包括相互通信的装置的系统的配件和体系结构更简单，这是因为对于每个设备除了电力电缆之外，不需要线缆。此外，每个装置可以相互通信，不需要将通过第一HDMI线缆接收的数据传输到第二HDMI线缆的桥接组件。相比于基于相互通信的装置之间的无线链路的系统，根据本发明的PLC系统更便宜、更可靠。

此外，根据本发明的PLC系统的装置可使用自适应电力管理将它们的馈送信号电平降低到最小值。这样降低了对滤波器103的要求，减少了由于PLC系统的装置所致的其他装置和系统的干扰。

另一方面，根据本发明的PLC系统的电力线网络可使用更高的电力水平，这是因为通过滤波器103将电力线网络与干线电力网络隔离或者与家庭电力网络隔离。

图4示出电力线通信方法的流程图。用于包括第一装置和至少一个第二装置的电力线通信网络中的电力线通信的方法包括：将来自干线电网的外部AC电力提供给第一装置(步骤41)以及将电力线通信网络与干线电网隔离(步骤42)。第一装置可参与PLC网络中的电力线通信，或者可以只提供经滤波的AC电力，用于PLC网络中第二装置之间的电力线通信。一方面，例如可通过与第一装置的电力输入端相连接的电力电缆将外部AC电力提供给第一装置，另一方面，例如可通过建筑的干线电网或者干线电力网络的电力电源插座将外部AC电力提供给第一装置。

通过滤波器将来自干线电网的噪声从外部AC电力中滤除，在第一装置中产生经滤波的AC电力，通过向至少一个第二装置提供经滤波的AC电力以及通过将经滤波的AC电力用于PLC网络中的电力线通信，将电力线通信网络与干线电网隔离。应当从外部AC电力中滤除的噪声例如可能由于来自连接到外部AC电力的其他装置或其他PLC网络的干扰所致。一方面，例如通过与第二装置的电力输入端相连接的电力电缆将经滤波的AC电力提供给至少一个第二装置，另一方面，例如通过与作为第一装置一部分的电力插座相连接的电力电缆将经滤波的AC电力提供给至少一个第二装置。第一装置的电力插座配置为与滤波器的电源插座相连接。

Claims

1.一种用于电力线通信系统的装置，包括：

电力输入端，用于经由电力电缆将外部交流电力提供给所述装置；

滤波器，用于将来自外部的噪声从所提供的所述外部交流电力滤除，从而产生经滤波的交流电力；

至少一个电力插座，用于将所述经滤波的交流电力提供给至少一个其他装置；

电力线通信调制解调器，配置为连接到所述至少一个电力插座，使用所述经滤波的交流电力经由电力线通信将数据发送到所述至少一个其他装置或者从所述至少一个其他装置接收数据；以及

第二开关，用于在第一开关状态下将所述至少一个电力插座连接到所述电力线通信调制解调器，在第二开关状态下将所述至少一个电力插座连接到所述电力输入端。

2.根据权利要求1的装置，

其中所述滤波器适于将包括所述装置和所述至少一个其他装置的电力线通信网络与提供所述外部交流电力的干线电网隔离。

3.根据权利要求1的装置，

还包括第一开关，用于在第一开关状态下将所述电力线通信调制解调器连接到所述至少一个电力插座，在第二开关状态下将所述电力线通信调制解调器连接到所述电力输入端。

4.根据权利要求3的装置，

其中将所述第一开关和所述第二开关集成在一个开关部件中。

5.根据权利要求1的装置，

其中所述装置的至少其中之一或者所述至少一个其他装置是包括机顶盒、游戏站、HDD记录器、无线电接收器、TVXD播放器、HiFi放大器、HiFi支架的任何系统组件、计时器单元或者用于若干单元的外部电源的群组的其中之一。

6.一种电力线通信系统，包括：

第一装置，该第一装置包括：

第一电力输入端，用于经由第一电力电缆将外部交流电力提供给所述第一装置；

至少一个电力插座，用于将所述经滤波的交流电力提供给至少一个第二装置；以及

第一电力线通信调制解调器，配置为连接到所述至少一个电力插座，使用所述经滤波的交流电力经由电力线通信将数据发送到所述至少一个第二装置或者从所述至少一个第二装置接收数据；以及

至少一个第二装置，所述第二装置包括：

第二电力输入端，用于经由第二电力电缆将交流电力提供给所述第二装置，所述第二电力电缆配置为连接到所述第一装置的至少一个电力插座的其中之一；以及

第二电力线通信调制解调器，配置为连接到所述第二电力输入端，经由电力线通信向所述第一电力线通信调制解调器发送数据或者从所述第一电力线通信调制解调器接收数据，或向另一装置发送数据或从另一装置接收数据，

其中所述第一装置还包括第二开关，用于在第一开关状态下将所述第二电力线通信调制解调器连接到所述第一电力线通信调制解调器，在第二开关状态下将所述第二电力线通信调制解调器连接到所述第一电力输入端。

7.根据权利要求6的电力线通信系统，

其中所述第一装置还包括第一开关，用于在第一开关状态下将所述第一电力线通信调制解调器连接到所述第二电力线通信调制解调器，在第二开关状态下将所述第一电力线通信调制解调器连接到所述第一电力输入端。

8.根据权利要求6的电力线通信系统，

其中所述系统是HiFi应用系统或者使用用于若干单元的一个外部电源的任何其他系统。

9.根据权利要求6的电力线通信系统，

其中所述第一装置的至少其中之一或者至少一个第二装置是包括机顶盒、游戏站、HDD记录器、无线电接收器、TVXD播放器、HiFi放大器、HiFi支架的任何系统组件、计时器单元或者用于若干单元的外部电源的群组的其中之一。

10.一种电力线通信系统，包括：

第一装置，该第一装置包括：

滤波器，用于将来自外部的噪声从所提供的所述外部交流电力滤除，从而产生经滤波的交流电力；以及

多个电力插座，用于将所述经滤波的交流电力提供给多个第二装置；以及

多个第二装置，每个第二装置包括：

第二电力输入端，用于经由第二电力电缆将所述经滤波的交流电力提供给所述第二装置；以及

电力线通信调制解调器，配置为连接到所述第二电力输入端，使用所述滤波的交流电力经由电力线通信向其他所述第二装置的至少其中之一的至少一个电力线通信调制解调器发送数据，或者从其他所述第二装置的至少其中之一的至少一个电力线通信调制解调器接收数据，

其中所述第一装置包括第二开关，用于在第一开关状态下将所述第二装置的电力线通信调制解调器连接到所述第一装置的电力线通信调制解调器，在第二开关状态下将所述第二装置的电力线通信调制解调器连接到所述第一电力输入端。

11.根据权利要求10的电力线通信系统，

其中所述滤波器适于将包括所述多个第二装置的电力线通信网络与提供所述外部交流电力的干线电网隔离。

12.根据权利要求10的电力线通信系统，

其中所述第一装置是多个扩展接线板或者多电源插座接线板，以及

其中所述第二装置选自包括机顶盒、游戏站、HDD记录器、无线电接收器、计算机、TV、CD播放器、HiFi放大器、HiFi支架的任何系统组件、计时器单元或者用于若干单元的外部电源的群组。

13.一种电力线通信网络内的电力线通信方法，所述电力线通信网络包括第一装置和至少一个第二装置，所述方法包括：

将来自干线电网的外部交流电力提供给所述第一装置；以及

通过使用滤波器将来自所述干线电网的噪声从所述外部交流电力中滤除而在所述第一装置中产生经滤波的交流电力，向所述至少一个第二装置提供所述经滤波的交流电力，以及将所述经滤波的交流电力用于所述电力线通信网络内的电力线通信，从而将所述电力线通信网络与所述干线电网隔离，

其中所述第一装置包括第二开关，用于在第一开关状态下将所述第二装置的第二电力线通信调制解调器连接到所述第一装置的第一电力线通信调制解调器，在第二开关状态下将所述第二电力线通信调制解调器连接到所述第一装置的电力输入端。