CN103944611B - 一种不平衡馈电网络系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种不平衡馈电网络系统，包括：电力线、大功率隔离器和小功率隔离器，大功率隔离器安装在电力线的前端，以隔绝电力线输入的交流电的高频分量，小功率隔离器安装在电力线的末端，以阻断电力线中传输的可见光通信调制信息。在对可见光通信调制信息进行传输时，在大功率隔离器后的电力线中注入可见光通信调制信息，然后在小功率分离器前的电力线中加载可见光通信调制信息。因此，本发明中的电力线只需对可见光通信调制信息进行传输，无需对其进行调制解调，从而电力线本身的阻抗和连接在电力线上的家用电器的阻抗不再限制电力信号的传输，进而实现了在不增加处理过程复杂度的情况下，达到了电力信号性能的鲁棒性。

Description

一种不平衡馈电网络系统

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，更具体地说，涉及一种不平衡馈电网络系统。

背景技术

可见光通信(VisibleLightCommunication，VLC)调制信息在传统的不平衡馈电网络系统中传输时，传输方式为前端结合电力线通信，末端进行可见光高速通信。不平衡馈电网络系统传输的信号功率大小受电力线的信号阻抗的影响，当电力线的信号阻抗和发射器电路的阻抗匹配时，电力线传输的信号功率最大，电力线的通信性能越好；当这两个阻抗相差越大时，电力线传输的信号功率越小，电力线的通信性能越差。由于电力线的信号阻抗依赖于电力线本身的阻抗和连接到该电力线上的家用电器(如电视机、冰箱、空调等)的阻抗，因此，每次用电器插进或拔出电源插座时，电力线的信号阻抗都会发生变化，这种信号阻抗的动态变化成为电力线通信中最棘手的问题之一。

因此，为达到电力信号性能的鲁棒性，电力线的发射器和接收器需适应信号阻抗的变化。在实际使用中，发射器需要不断的和电力线的信号阻抗匹配，以使电力线传输的信号最大化传输，同时，接收器的也需要通过高阻抗来确保接收端信号丢失的最少。虽然，这种处理方式在一定程度上达到了电力信号性能的鲁棒性，但是处理过程过于复杂。因此，如何提供一种不平衡馈电网络系统，在不增加处理过程复杂度的情况下，达到电力信号性能的鲁棒性是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种不平衡馈电网络系统，以实现在不增加处理过程复杂度的情况下，达到电力信号性能的鲁棒性。

一种不平衡馈电网络系统，包括：电力线、大功率隔离器和小功率隔离器；

所述大功率隔离器安装在所述电力线的前端，用于隔绝所述电力线输入的交流电的高频分量；

所述小功率隔离器安装在所述电力线的末端，用于阻断所述电力线中传输的可见光通信调制信息以及对所述电力线传输的所述交流电进行降压；

将所述可见光通信调制信息注入到所述大功率隔离器后的所述电力线中；从所述小功率隔离器前的所述电力线中，加载所述可见光通信调制信息。

优选的，还包括：与家用电器等数量的隔离器；

每个所述隔离器连接在所述电力线和一个所述家用电器之间，用于防止所述家用电器对所述可见光通信调制信息干扰。

优选的，还包括：网口；

所述网口位于所述大功率隔离器之后且与所述电力线连接，通过所述网口向所述电力线注入所述可见光通信调制信息。

优选的，还包括：数据控制模块；

所述数据控制模块位于所述小功率隔离器之前且与所述电力线连接，所述数据控制模块用于接收所述电力线传输的所述可见光通信调制信息的调制信号分量，并对所述调制信号分量进行数据处理，将所述调制信号分量还原为所述可见光通信调制信息，其中，所述调制信号分量为所述可见光通信调制信息经所述电力线衰减后生成。

优选的，所述数据控制模块包括：变压器和数据处理器；

所述变压器位于所述小功率隔离器之前且与所述电力线连接，所述变压器用于接收所述电力线传输的所述可见光通信调制信息的所述调制信号分量；

所述数据处理器与所述变压器连接，用于接收所述变压器输出的所述调制信号分量，并对所述调制信号分量进行数据处理，将所述调制信号分量还原为所述可见光通信调制信息。

优选的，还包括：电容；

所述电容的正极板与所述数据处理器连接，用于滤除所述数据处理器输出的所述可见光通信调制信息中的低频和直流分量。

优选的，还包括：整流电路；

所述整流电路位于所述小功率隔离器之后且与所述电力线连接，用于将所述小功率隔离器输出的降压后所述交流电转化成直流电。

优选的，还包括：发光二极管；

所述发光二极管的阳极与所述整流电路的输出端连接，所述整流电路输出的直流电用于对所述发光二极管进行直流驱动。

优选的，还包括：开关管；

所述开关管的控制端与所述电容的负极板连接，所述开关管的输入端与所述发光二极管的阴极连接，所述开关管的输出端连接接地端，所述开关管用于向所述发光二极管输出经所述电容滤波后的所述可见光通信调制信息，以对所述发光二极管进行驱动。

优选的，所述开关管为晶体管。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供了一种不平衡馈电网络系统，包括：电力线、大功率隔离器和小功率隔离器，大功率隔离器安装在电力线的前端，以隔绝电力线输入的交流电的高频分量，小功率隔离器安装在电力线的末端，以阻断电力线中传输的可见光通信调制信息。在对可见光通信调制信息进行传输时，在大功率隔离器后的电力线中注入可见光通信调制信息，然后在小功率隔离器前的电力线中加载可见光通信调制信息。本发明中的电力线只需对可见光通信调制信息进行传输，无需对其进行调制解调，即输入的可见光通信调制信息不需要经过电力线载波调制，因此，增加了可见光通信调制信息的传输速率，由于电力线本身的阻抗和连接在电力线上的家用电器的阻抗不再限制电力信号的传输，进而实现了在不增加处理过程复杂度的情况下，达到了电力信号性能的鲁棒性。

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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种不平衡馈电网络系统的结构示意图；

图2为本发明实施例公开的一种大功率隔离器的示意图；

图3为本发明实施例公开的一种可见光通信调制信息的波形图。

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作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。

参见图1，本发明实施例公开了一种不平衡馈电网络系统的结构示意图，包括：电力线11、大功率隔离器12和小功率隔离器13；

其中：

大功率隔离器12安装在电力线11的前端，用于隔绝电力线11输入的交流电的高频分量；

参见图2，本发明实施例公开的一种大功率隔离器的示意图，大功率隔离器12包括多个电容，如图2中的C1、…、C(n-1)，多个电感，如图2中的L1、L2、…、Ln，大功率隔离器12利用电容和电感的特性来实现对交流电的高频分量的隔绝。

小功率隔离器13安装在电力线11的末端，用于阻断电力线11中传输的可见光通信(VisibleLightCommunication，VLC)调制信息以及对电力线11传输的交流电进行降压；

需要说明的一点是，小功率隔离器13和大功率隔离器12的结构相同，但是各电容和各电感的参数不同。

将所述可见光通信调制信息注入到大功率隔离器12后的电力线11中；从小功率隔离器13前的电力线11中，加载所述可见光通信调制信息。

本领域技术人员可以理解的是，虽然大功率隔离器12隔绝了输入的交流电的高频分量，但是并不影响可见光通信调制信息的高频分量平衡的注入以及最终的解调。

需要说明的一点是，本实施例中的电力线11为家庭电力线，包括火线和零线，其中，零线连接接地端。

其中，大功率隔离器12还可以对其它用户的信息进行隔绝，从而可以防止交流电中的高频分量以及其它用户信息干扰从大功率隔离器12后端注入的可见光通信调制信息。

其中，在大功率隔离器12之前的电力线11中还有驱动功率信息不平衡注入。

综上可以看出，本发明提供的不平衡馈电网络系统，在对可见光通信调制信息进行传输时，在大功率隔离器12后的电力线11中注入可见光通信调制信息，然后在小功率隔离器13前的电力线11中加载可见光通信调制信息。本发明中的电力线11只需对可见光通信调制信息进行传输，无需对其进行调制解调，即输入的可见光通信调制信息不需要经过电力线11载波调制，因此，增加了可见光通信调制信息的传输速率，由于电力线11本身的阻抗和连接在电力线11上的家用电器的阻抗不再限制电力信号的传输，进而实现了在不增加处理过程复杂度的情况下，达到了电力信号性能的鲁棒性。

其次，由于输入的可见光通信调制信息不需要经过电力线11载波调制，因此，本发明还省去了原先安装在电力线11上的电力线解调器，从而降低了整个电力线通信和可见光通信设备的成本，以及不平衡馈电网络系统的复杂度。

再次，由于可见光通信调制信息是在用户的电力线11的前端注入，因此，其他用户并不能接收到从电力线11末端加载的网络信息，从而避免了因宽带资源被占用造成的通信质量下降的问题。

另外，在电力线11的末端加载可见光通信调制信息还可以保证可见光通信调制信息不被其它第三方窃取，从而使信息的安全性得到保证。

为进一步优化上述实施例，不平衡馈电网络系统还包括：与家用电器等数量的隔离器14；

每个隔离器14连接在电力线11和一个家用电器之间，用于防止家用电器对可见光通信调制信息干扰。

举例说明，假设家用电器为电视机001和冰箱002，则电视机001通过隔离器14与电力线11连接，冰箱002通过隔离器14与电力线11连接，由于隔离器14可以对电视机001和冰箱002产生的高频信号和低频信号进行抑制，从而可以防止电视机001和冰箱002对电力线11传输的可见光通信调制信息进行干扰。

优选的，可以给每个家用电器的插座安装隔离器14。

为进一步优化上述实施例，不平衡馈电网络系统还包括：网口15；

网口15位于大功率隔离器12之后且与电力线11连接，通过网口15向电力线11注入可见光通信调制信息。

需要说明的是，由于大功率隔离器12隔绝了交流电的高频分量，因此，通过网口15注入的可见光通信调制信息速率范围为1.7Mbps～100Mbps之间。

其中，可见光通信调制信息为平衡注入的正弦波。

参见图3，本发明还提供了一种可见光通信调制信息的波形图，横坐标为频率F，单位：H_Z，纵坐标为电压V，单位：v，图中1.7MH_Z表示截止频率。

其中，可见光通信调制信息采用的调制方式需是电力线11可以承受的调制方式，例如，可以是经过开关键控OOK调制方式，或是正交频分复用OFDM调制方式等等。

为进一步优化上述实施例，不平衡馈电网络系统还包括：数据控制模块16；

数据控制模块16位于小功率隔离器13之前且与电力线11连接，数据控制模块16用于接收电力线11传输的可见光通信调制信息的调制信号分量，并对所述调制信号分量进行数据处理，将所述调制信号分量还原为所述可见光通信调制信息，其中，所述调制信号分量为所述可见光通信调制信息经电力线11衰减后生成。

可以理解的是，由于电力线11中的信号阻抗会使可见光通信调制信息衰减，因此，为保证可见光通信调制信息的准确性，在电力线11的末端接收到可见光通信调制信息后，还需要将其还原为注入电力线11时的可见光通信调制信息。

其中，数据控制模块16包括变压器161和数据处理器162；

变压器161位于小功率隔离器13之前且与电力线11连接，变压器161用于接收电力线11传输的所述可见光通信调制信息的所述调制信号分量；

数据处理器162与变压器161连接，用于接收变压器161输出的所述调制信号分量，并对所述调制信号分量进行数据处理，将所述调制信号分量还原为所述可见光通信调制信息。

为进一步优化上述实施例，不平衡馈电网络系统还包括：电容17；

电容17的正极板与数据处理器162连接，电容17用于滤除数据处理器162输出的可见光通信调制信息中的低频和直流分量。

为进一步优化上述实施例，不平衡馈电网络系统还包括：整流电路18；

整流电路18位于小功率隔离器13之后且与电力线11连接，用于将小功率隔离器13输出的降压后交流电转化成直流电。

为进一步优化上述实施例，不平衡馈电网络系统还包括：发光二极管(Light-EmittingDiode，LED)19；

发光二极管19的阳极与整流电路18的输出端连接，整流电路18输出的直流电用于对发光二极管19进行直流驱动。

需要说明的一点是，小功率隔离器13输出的降压后交流电为适合发光二极管19传输的电压范围，如此，整流电路18对降压后的交流电转化成直流电后，才可以对发光二极管19进行直流驱动。

由于发光二极管19与其它用电器是并联连接，可见光通信调制信息也不经过电网络，因此，当有家用电器触点短路时，并不影响发光二极管19的通信功能。

为进一步优化上述实施例，不平衡馈电网络系统还包括：开关管20；

开关管20的控制端与电容17的负极板连接，开关管20的输入端与发光二极管19的阴极连接，开关管20的输出端连接接地端，开关管20用于向发光二极管19输出经电容17滤波后的可见光通信调制信息，以对发光二极管19进行驱动。

其中，开关管20可以为晶体管。

需要说明的一点是，整流电路18输出的直流电(即电力线11提供的直流分量)和开关管20输出的可见光通信调制信息共同控制发光二极管19，从而进行高速可见光通信调制信息的传输。由于电力线11不传输可见光通信调制信息，因此，本发明还进一步降低了电力线11对发光二极管19的干扰。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

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 (8)

1.一种不平衡馈电网络系统，其特征在于，包括：电力线、大功率隔离器、小功率隔离器和数据控制模块；

所述大功率隔离器安装在所述电力线的前端，用于隔绝所述电力线输入的交流电的高频分量；

所述小功率隔离器安装在所述电力线的末端，用于阻断所述电力线中传输的可见光通信调制信息以及对所述电力线传输的所述交流电进行降压；

将所述可见光通信调制信息注入到所述大功率隔离器后的所述电力线中；从所述小功率隔离器前的所述电力线中，加载所述可见光通信调制信息；

所述数据控制模块位于所述小功率隔离器之前且与所述电力线连接，所述数据控制模块用于接收所述电力线传输的所述可见光通信调制信息的调制信号分量，并对所述调制信号分量进行数据处理，将所述调制信号分量还原为所述可见光通信调制信息，其中，所述调制信号分量为所述可见光通信调制信息经所述电力线衰减后生成；

所述数据控制模块包括：变压器和数据处理器；

所述变压器位于所述小功率隔离器之前且与所述电力线连接，所述变压器用于接收所述电力线传输的所述可见光通信调制信息的所述调制信号分量；

所述数据处理器与所述变压器连接，用于接收所述变压器输出的所述调制信号分量，并对所述调制信号分量进行数据处理，将所述调制信号分量还原为所述可见光通信调制信息。

2.根据权利要求1所述的不平衡馈电网络系统，其特征在于，还包括：与家用电器等数量的隔离器；

每个所述隔离器连接在所述电力线和一个所述家用电器之间，用于防止所述家用电器对所述可见光通信调制信息干扰。

3.根据权利要求1所述的不平衡馈电网络系统，其特征在于，还包括：网口；

所述网口位于所述大功率隔离器之后且与所述电力线连接，通过所述网口向所述电力线注入所述可见光通信调制信息。

4.根据权利要求1所述的不平衡馈电网络系统，其特征在于，还包括：电容；

所述电容的正极板与所述数据处理器连接，用于滤除所述数据处理器输出的所述可见光通信调制信息中的低频和直流分量。

5.根据权利要求4所述的不平衡馈电网络系统，其特征在于，还包括：整流电路；

所述整流电路位于所述小功率隔离器之后且与所述电力线连接，用于将所述小功率隔离器输出的降压后所述交流电转化成直流电。

6.根据权利要求5所述的不平衡馈电网络系统，其特征在于，还包括：发光二极管；

所述发光二极管的阳极与所述整流电路的输出端连接，所述整流电路输出的直流电用于对所述发光二极管进行直流驱动。

7.根据权利要求6所述的不平衡馈电网络系统，其特征在于，还包括：开关管；

所述开关管的控制端与所述电容的负极板连接，所述开关管的输入端与所述发光二极管的阴极连接，所述开关管的输出端连接接地端，所述开关管用于向所述发光二极管输出经所述电容滤波后的所述可见光通信调制信息，以对所述发光二极管进行驱动。

8.根据权利要求7所述的不平衡馈电网络系统，其特征在于，所述开关管为晶体管。