CN102832972B - 一种电力线通信系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种电力线通信系统及方法，该系统包括电力线网络、发送装置和接收装置，其中，接收装置包括至少两个通过电力线链路连接的PLC调制解调器。发送装置通过电力线网络向接收装置中的目标PLC调制解调器发送信号，其中，目标PLC调制解调器为接收装置中的至少一个PLC调制解调器，接收装置中的PLC调制解调器同时接收信号，除目标PLC调制解调器外的PLC调制解调器分别将接收的信号通过无线链路传输至目标PLC调制解调器，目标PLC调制解调器根据通过电力线网络接收的信号和通过无线链路接收的信号还原发送装置发送的信号。本申请提供的电力线通信系统及方法提高了信号传输质量，且提高了数据传输速率和系统可靠性。

Description

一种电力线通信系统及方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种电力线通信系统及方法。
背景技术
常用的上网方式有三种：利用电话线的拨号方式、利用有线电视线路的电缆调制解调器(CM，Cable Modem)方式和利用双绞线的以太网方式。这些上网方式的实现都需要特制的调制解调器和接入端口，成本高且不方便。
随着电力线通信技术的不断成熟完善，其能为用户提供4.5~45Mbps的高速网络接入速度，可以用来浏览网页、拨打电话和观看在线电影等，以此实现数据、语音、视频以及电力于一体的四网合一。电力线通信全称是电力线载波(PLC，Power Line Carrier)通信，是指利用高压电力线、中压电力线或低压配电线作为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种特殊通信方式。
发明人在实现本发明的过程中发现，虽然电力线通信技术不断成熟完善，但是现有的电力线通信系统中，由于电力线信道上存在多径效应所产生的频率选择性衰落和线损造成的大尺度衰落，这使得即使两个物理距离很近的PLC调制解调器之间的信道处于深衰落区域，而大尺度衰落导致距离较远的两个PLC调制解调器之间信号能量低于最小接收门限，电力线信道同时存在各种强干扰，这些问题导致现有的电力线通信系统存在信号传输质量差，系统可靠性低的问题。
发明内容
本发明提供了一种电力线通信系统及方法，用以解决现有的电力线通信系统信号传输质量差和系统可靠性低的问题，其技术方案如下：
一种电力线通信系统，包括：电力线网络、发送装置和接收装置，所述接收装置包括至少两个通过电力线链路连接的PLC调制解调器；
所述发送装置向接收装置中的目标PLC调制解调器发送信号，其中，所述目标PLC调制解调器为所述接收装置中的至少一个PLC调制解调器；
所述接收装置中的所有PLC调制解调器同时接收所述信号；
除所述目标PLC调制解调器外的PLC调制解调器分别将接收的信号通过无线链路传输至所述目标PLC调制解调器；
所述目标PLC调制解调器根据其自身通过所述电力线网络接收的信号和通过所述无线链路接收的信号还原出所述发送装置发送的信号。
所述发送装置包括至少两个通过电力线链路连接的PLC调制解调器；
所述发送装置中的所有PLC调制解调器同时向所述接收装置发送信号。
所述电力线耦合单元对通过所述电力线网络传输的信号进行耦合，所述无线接口接收通过无线链路传输的信号，所述PLC处理单元对所述电力线耦合单元耦合的信号和通过无线接口接收的信号进行合并处理。
所述无线接口为蓝牙接口、无线局域网WLAN接口，或者，无线网格网络MESH接口。
所述电力线网络为低压电力线网络、中压电力线网络或者高压电力线网络。
一种电力线通信方法，应用于包括电力线网络、发送装置和接收装置的电力线通信系统，其中：所述接收装置包括至少两个通过电力线链路连接的PLC调制解调器，该方法包括：
所述发送装置向接收装置中的目标PLC调制解调器发送信号，其中，所述目标PLC调制解调器为所述接收装置中的至少一个PLC调制解调器；
所述接收装置中的所有PLC调制解调器同时接收所述信号；
除所述目标PLC调制解调器外的PLC调制解调器分别将接收的信号通过无线链路传输至所述目标PLC调制解调器；
所述目标PLC调制解调器根据其自身通过所述电力线网络接收的信号和通过所述无线链路接收的信号还原出所述发送装置发送的信号。
本发明提供的电力线通信系统和方法，利用多输入多输出MIMO技术，将接收装置中的多个PLC调制解调器通过电力线链路连接起来，同时结合无线通信技术，使各个PLC调制解调器之间可以通过无线链路进行信息交互，多个PLC调制解调器组成了虚拟的电力线MIMO系统，电力线通信与无线通信的结合提高了信号传输质量、并且提高了数据传输速率和系统可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的电力线通信系统的结构示意图；
图2为本发明实施例一提供的电力线通信系统的结构示意图；
图3为本发明实施例一提供的接收装置中PLC调制解调器的结构示意图；
图4为本发明实施例二提供的电力线通信系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种电力线通信系统，图1为该系统的结构示意图，该系统可以包括：发送装置1、接收装置2和电力线网络3。其中，接收装置2包括至少两个通过电力线链路连接的PLC调制解调器。
发送装置1通过电力线网络3向接收装置2中的目标PLC调制解调器发送信号，接收装置2中的所有PLC调制解调器同时接收该信号，除目标PLC调制解调器外的PLC调制解调器分别将接收的信号通过无线链路传输至目标PLC调制解调器，目标PLC调制解调器根据其自身通过电力线网络接收的信号和通过无线链路接收的信号还原出发送装置发送的信号。其中，目标PLC调制解调器为接收装置2中需要接收信号的至少一个PLC调制解调器。
本发明实施例还提供了一种电力线通信方法，应用于包括发送装置、接收装置和电力线网络的电力线通信系统，其中，接收装置包括至少两个通过电力线链路连接的PLC调制解调器，该方法可以包括：
S1：发送装置通过电力线网络向接收装置中的目标PLC调制解调器发送信号，其中，目标PLC调制解调器为接收装置中需要接收信号的至少一个PLC调制解调器。
S2：接收装置中的PLC调制解调器同时接收信号。
S3：除目标PLC调制解调器外的PLC调制解调器分别将接收的信号通过无线链路传输至目标PLC调制解调器。
S4：目标PLC调制解调器根据其自身通过电力线网络接收的信号和通过无线链路接收的信号还原出发送装置发送的信号。
本发明实施例提供的电力线通信系统和方法，利用多输入多输出MIMO技术，将接收装置中的多个PLC调制解调器通过电力线链路连接起来，同时结合无线通信技术，使各个PLC调制解调器之间可以通过无线链路进行信号传输，多个PLC调制解调器组成了虚拟的电力线MIMO系统，电力线通信与无线通信的结合提高了信号的传输质量，并且提高了数据传输速率和系统可靠性。
实施例一
本发明实施例一提供了一种电力线通信系统，图2为该系统的结构示意图，该系统可以包括：发送装置11、接收装置12和电力线网络13。其中，发送装置11包括：PLC调制解调器111，接收装置12包括PLC调制解调器121和PLC调制解调器122，PLC调制解调器121和PLC调制解调器122通过电力线链路120连接。
在本实施例中，接收装置12中的每个PLC调制解调器均包括：电力线耦合单元1201、PLC处理单元1202和无线接口1203。其中，电力线耦合单元1201对通过电力线网络3传输的信号进行耦合，无线接口1203接收通过无线链路传输的信号，PLC处理单元1202对电力线耦合单元1201耦合的信号和通过无线接口1203接收的信号进行合并处理，如最大比合并、等增益合并和选择式合并等，最后将处理后的信号传输给用户终端。本实施例中的无线接口1203可以为蓝牙接口、无线局域网WLAN接口，或无线网格网络MESH接口等。
发送装置11的PLC调制解调器111通过电力线网络13向接收装置12中的一个PLC调制解调器发送信号x，在本实施例中，设定向PLC调制解调器121发送信号x，那么，此时，PLC调制解调器121即为需要接收信号的目标PLC调制解调器。
接收装置12中的PLC调制解调器121和PLC调制解调器122同时接收通过电力线网络13传输的信号，PLC调制解调器121接收的信号为y1，PLC调制解调器122接收的信号为y2，假设PLC调制解调器121接收信号x的电力线信道的系统函数为h1，PLC调制解调器122接收信号x的电力线信道的系统函数为h2，则信号y1和y2分别表示为：y1=x·h1，y2=x·h2。
PLC调制解调器122与PLC调制解调器121通过无线链路123连接，将接收的信号y2通过无线链路123传输给PLC调制解调器121。PLC调制解调器121根据接收的信号y1和y2恢复原信号x。在本实施例中，PLC调制解调器121通过计算信号y1和y2的信噪比，利用最大比值合并的方法恢复出原始信号x。
此外，在本实施例中，电力线网络13可以为低压电力线网络，如220V低压电力线网络，当然，本实施例并不限定于此，还可为中压电力线网络或高压电力线网络。
本发明实施例一提供的电力线通信系统利用多输入多输出MIMO技术，将接收装置中的多个PLC调制解调器通过电力线链路连接起来，同时结合无线通信技术，使各个PLC调制解调器之间可以通过无线链路进行信号传输，多个PLC调制解调器组成了虚拟的电力线MIMO系统，电力线通信与无线通信的结合提高了信号的传输质量，并且提高了数据传输速率和系统可靠性。
实施例二
本发明实施例二提供了一种电力线通信系统，图4为该系统的结构示意图，该系统可以包括：发送装置21、接收装置22和电力线网络23。其中，发送装置21包括：PLC调制解调器211和PLC调制解调器212，PLC调制解调器211和PLC调制解调器212通过电力线链路210连接；接收装置22包括：PLC调制解调器221和PLC调制解调器222，PLC调制解调器221和PLC调制解调器222通过电力线链路220连接。
发送装置21的PLC调制解调器211和PLC调制解调器212同时向接收装置22中的一个PLC调制解调器发送信号，设PLC调制解调器211发送的信号为x1，PLC调制解调器212发送的信号为x2。在本实施例中，设定向PLC调制解调器221发送信号x1和x2，那么，此时PLC调制解调器221即为需要接收信号的目标PLC调制解调器。
接收装置22中的PLC调制解调器221和PLC调制解调器222同时接收通过电力线网络23传输的信号。PLC调制解调器221接收的信号为y1，PLC调制解调器222接收的信号为y2。假设PLC调制解调器211与PLC调制解调器221之间的电力线信道的系统函数为h11，PLC调制解调器211与PLC调制解调器222之间的电力线信道的系统函数为h12，PLC调制解调器212与PLC调制解调器221之间的电力线信道的系统函数为h21，PLC调制解调器212与PLC调制解调器222之间的电力线信道的系统函数为h22，则信号y1和y2分别表示为：y1=x1·h11+x2·h21，y2=x1·h21+x2·h22。
PLC调制解调器222与PLC调制解调器221通过无线链路223连接，将接收的信号y2通过无线链路223传输给PLC调制解调器221。PLC调制解调器221根据接收的信号y1和y2恢复原信号x1和x2。在本实施例中，PLC调制解调器221通过计算信号y1和y2的信噪比，利用最大比值合并的方法恢复出原始信号x1和x2。在本实施例中，可以利用V-BLAST检测技术中的迫零检测算法ZF恢复出原始信号x1和x2。
此外，在本实施例中，电力线网络23可以为低压电力线网络，如220V低压电力线网络，当然，本实施例并不限定于此，还可为中压电力线网络或高压电力线网络。
本发明实施例二提供电力线通信系统利用多输入多输出MIMO技术，将接收装置中的多个PLC调制解调器通过电力线链路连接起来，同时结合无线通信技术，使各个PLC调制解调器之间可以通过无线链路进行信息交互，多个PLC调制解调器组成了虚拟的电力线MIMO系统，电力线通信与无线通信的结合提高了信号的传输质量，并且提高了数据传输速率和系统可靠性。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种电力线通信系统，其特征在于，包括：电力线网络、发送装置和接收装置，所述接收装置包括至少两个通过电力线链路连接的电力线载波PLC调制解调器；
所述发送装置通过电力线网络向接收装置中的目标PLC调制解调器发送信号，其中，所述目标PLC调制解调器为所述接收装置中的至少一个PLC调制解调器；
所述接收装置中的所有PLC调制解调器同时接收所述信号；
除所述目标PLC调制解调器外的PLC调制解调器分别将从发送装置接收的信号通过无线链路传输至所述目标PLC调制解调器；
所述目标PLC调制解调器根据其自身通过所述电力线网络从发送装置接收的信号和通过所述无线链路从除所述目标PLC调制解调器外的PLC调制解调器接收的信号还原出所述发送装置发送的信号。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述发送装置包括至少两个通过电力线链路连接的PLC调制解调器；
所述发送装置中的所有PLC调制解调器同时向所述接收装置发送信号。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，每个PLC调制解调器均包括：电力线耦合单元、PLC处理单元和无线接口；
所述电力线耦合单元对通过所述电力线网络传输的信号进行耦合，所述无线接口接收通过无线链路传输的信号，所述PLC处理单元对所述电力线耦合单元耦合的信号和通过无线接口接收的信号进行合并处理。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述无线接口为蓝牙接口、无线局域网WLAN接口，或者，无线网格网络MESH接口。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电力线网络为低压电力线网络、中压电力线网络或者高压电力线网络。
6.一种电力线通信方法，其特征在于，应用于包括电力线网络、发送装置和接收装置的电力线通信系统，其中：所述接收装置包括至少两个通过电力线链路连接的PLC调制解调器，该方法包括：
所述发送装置通过电力线网络向接收装置中的目标PLC调制解调器发送信号，其中，所述目标PLC调制解调器为所述接收装置中的至少一个PLC调制解调器；
所述接收装置中的所有PLC调制解调器同时接收所述信号；
除所述目标PLC调制解调器外的PLC调制解调器分别将从发送装置接收的信号通过无线链路传输至所述目标PLC调制解调器；
所述目标PLC调制解调器根据其自身通过所述电力线网络从发送装置接收的信号和通过所述无线链路从除所述目标PLC调制解调器外的PLC调制解调器接收的信号还原出所述发送装置发送的信号。
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ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: STATE ELECTRIC NET CROP.

Effective date: 20130606

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20130606

Address after: 401123 No. 80, Mount Huangshan Avenue, Yubei District, Chongqing

Applicant after: Chongqing Electric Power Corp., China Electric Power Research Institute

Applicant after: State Grid Corporation of China

Address before: 401123 No. 80, Mount Huangshan Avenue, Yubei District, Chongqing

Applicant before: Chongqing Electric Power Corp., China Electric Power Research Institute

CB02 Change of applicant information

Address after: 401123 No. 80, Mount Huangshan Avenue, Yubei District, Chongqing

Applicant after: Electric Power Research Institute, State Grid Chongqing Electric Power Co., Ltd.

Applicant after: State Grid Corporation of China

Address before: 401123 No. 80, Mount Huangshan Avenue, Yubei District, Chongqing

Applicant before: Chongqing Electric Power Corp., China Electric Power Research Institute

Applicant before: State Grid Corporation of China

CB02 Change of applicant information
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Wang Yi

Inventor after: Yang Yunchun

Inventor after: Zhen Pan

Inventor after: He Guojun

Inventor after: Sun Hongliang

Inventor after: Hou Xingzhe

Inventor after: Liu Yongxiang

Inventor after: Ji Jing

Inventor after: Hu Xiaorui

Inventor after: Wang Xiangyu

Inventor after: Wang Qiandong

Inventor before: Wang Yi

Inventor before: Sun Hongliang

Inventor before: Hou Xingzhe

Inventor before: Liu Yongxiang

Inventor before: Ji Jing

Inventor before: Wang Xiangyu

Inventor before: Wang Qiandong

Inventor before: Yang Yunchun

Inventor before: Zhen Pan

CB03 Change of inventor or designer information
COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE OF CHONGQING ELECTRIC POWER CO., LTD. TO: ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE, STATE GRID CHONGQING ELECTRIC POWER COMPANY

Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: WANG YI SUN HONGLIANG HOU XINGZHE LIU YONGXIANG JI JING WANG XIANGYU WANG QIANDONG YANG YUNCHUN ZHEN SHAN TO: WANG YI HE GUOJUN SUN HONGLIANG HOU XINGZHE LIU YONGXIANG JI JING HU XIAORUI WANG XIANGYU WANG QIANDONG YANG YUNCHUN ZHEN SHAN

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant