CN111464209B - 一种低压电力线载波通信抗干扰系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低压电力线载波通信抗干扰系统，包括发送端扩展信号频谱模块和接收端接扩还原模块，所述发送端扩展信号频谱模块通过第一智能接口电路与信道连接，所述接收端接扩还原模块通过第二智能接口电路与信道连接。本发明通过直接扩频(DSSS)即将待传送的信息用伪随机码(卷积码)扩展到更宽的频带来换取更高的通信可靠率。同时，在接收端用相同的卷积码对接收到的信号进行解扩。由于在此过程中干扰信号和卷积码之间并无关联，从而导致在接收端被扩展并落入信号频带内的干扰信号的功率被大幅降低，通过本发明的这种方法，可以大大提高输出的信噪比，从而实现抗干扰的目的。

Description

一种低压电力线载波通信抗干扰系统
技术领域
本发明涉及电力线载通信技术领域，更具体地说，特别涉及一种低压电力线载波通信抗干扰系统。
背景技术
低压电力线载波通信(PLC)是采用低压电力线传输信息的一种通信方式，它是利用现有的低压电力线，通过载波方式将信号进行高速传输的通信技术。PLC的优点是低压电力线配电网络分布广泛、接入方便、多用户能够共享宽带。但是PLC除了自身的优势之外，信道存在时变的阻抗、不确定的噪声干扰、较强的信号衰减等环境因素决定了PLC还存在很多的问题。根据噪声源的不同，噪声主要分为：有色背景噪声、窄带噪声、与工频异步的周期性脉冲噪声、与工频同步的周期性脉冲噪声、随机脉冲噪声。前三种噪声时变性弱，一般归结为背景噪声，背景噪声是离散高斯型的，是一种始终存在于信道上的噪声，低压电力线信道上的主要干扰是背景噪声，严重影响了电力线载波的通信成功率。为此，有必要开发一种低压电力线载波通信抗干扰系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低压电力线载波通信抗干扰系统，以克服现有技术存在的缺陷。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种低压电力线载波通信抗干扰系统，包括发送端扩展信号频谱模块和接收端接扩还原模块，所述发送端扩展信号频谱模块通过第一智能接口电路与信道连接，所述接收端接扩还原模块通过第二智能接口电路与信道连接；
所述发送端扩展信号频谱模块包括第一时钟源、第一直扩码发生器、乘法器、第一调制器、发中频振荡器、第一跳频码发生器、第一转换器、第一频率合成器和第一混频器，所述第一时钟源、第一直扩码发生器、乘法器、第一调制器和第一混频器依次连接，所述发中频振荡器与第一调制器连接，所述第一时钟源、第一跳频码发生器、第一转换器、第一频率合成器和第一混频器依次连接，所述第一混频器还与第一智能接口电路连接；
所述接收端接扩还原模块包括第二时钟源、第二跳频码发生器、第二转换器、第二频率合成器、第二直扩码发生器、第二调制器、第二混频器、第三混频器、中频滤荡器和解调器，所述第二时钟源、第二跳频码发生器、第二转换器、第二频率合成器和第二混频器依次连接，所述第二时钟源、第二直扩码发生器和第二调制器依次连接，所述第二调制器、第二混频器、第三混频器、中频滤荡器和解调器依次连接，所述第二智能接口电路与第三混频器连接。
进一步地，所述第一智能接口电路和第二智能接口电路均包括三组可调电感线LT、三组可调电容CT、电子开关S1和电子开关S2，三组可调电感线LT并联后与三组并联的可调电容CT串联连接，每组可调电感线LT串联连接电子开关S1，每组可调电容CT串联连接电子开关S2，其中所述电子开关S1和第二电子开关均与外部的主控制器连接。
进一步地，所述信道为AC220V交流信道。
进一步地，所述第二调制器集成于本地振荡器中。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明通过直接扩频(DSSS)即将待传送的信息用伪随机码(卷积码)扩展到更宽的频带来换取更高的通信可靠率。同时，在接收端用相同的卷积码对接收到的信号进行解扩。由于在此过程中干扰信号和卷积码之间并无关联，从而导致在接收端被扩展并落入信号频带内的干扰信号的功率被大幅降低，通过本发明的这种方法，可以大大提高输出的信噪比，从而实现抗干扰的目的。
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是本发明所述低压电力线载波通信抗干扰系统的原理图。
图2是本发明中第一/第二智能接口电路的电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的进一步实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
参阅图1所示，本发明提供一种低压电力线载波通信抗干扰系统，包括发送端扩展信号频谱模块和接收端接扩还原模块，所述发送端扩展信号频谱模块通过第一智能接口电路10与信道11连接，所述接收端接扩还原模块通过第二智能接口电路12与信道11连接。
其中，发送端扩展信号频谱模块包括第一时钟源1、第一直扩码发生器2、乘法器3、第一调制器4、发中频振荡器5、第一跳频码发生器6、第一转换器7、第一频率合成器8和第一混频器9，第一时钟源1、第一直扩码发生器2、乘法器3、第一调制器4和第一混频器9依次连接，发中频振荡器5与第一调制器4连接，第一时钟源1、第一跳频码发生器6、第一转换器7、第一频率合成器8和第一混频器9依次连接，第一混频器9还与第一智能接口电路10连接；
其中，接收端接扩还原模块包括第二时钟源13、第二跳频码发生器14、第二转换器15、第二频率合成器16、第二直扩码发生器17、第二调制器19、第二混频器20、第三混频器21、中频滤荡器22和解调器23，第二时钟源13、第二跳频码发生器14、第二转换器15、第二频率合成器16和第二混频器20依次连接，第二时钟源13、第二直扩码发生器17和第二调制器19依次连接，第二调制器19、第二混频器20、第三混频器21、中频滤荡器22和解调器23依次连接，第二智能接口电路12与第三混频器21连接。
其中，发送端用第一直扩码发生器2产生伪随机码，同时，在接收端用第二直扩码发生器17产生相同的伪随机码对接收到的信号进行解扩。
本发明的设计构思为：由于在发送端通过发送端扩展信号频谱模块进行扩展信号频谱，在接收端通过接收端接扩还原模块进行解扩还原信息，产生了扩频增益，从而大大提高了抗干扰容限。在系统中引入伪随机码(卷积码)，由于伪随机码(卷积码)与噪声干扰相关性较小，甚至不相关，做复合叠加运算后噪声干扰会被扩展到整个频谱内，有效地抑制了噪声干扰。
本发明的低压电力线载波通信抗干扰系统的工作原理为：
在数据发送端，伴随着第一时钟源1的振荡信号进行第一直扩码发生器2产生直扩信号，直扩信号与发送数据经乘法器3进行复合叠加运算后，被送至由发中频振荡器5激励的第一调制器4进行调制；同时第一跳频码发生器6受到第一直扩码发生器2同周期的第一时钟源1激励产生跳频信号，跳频信号经第一转换器7转换送入第一频率合成器8进行频率合成；第一调制器4产生的调制信号与第一频率合成器8产生的合成信号通过第一混频器9进行混频后送入第一智能接口电路10，通过第一智能接口电路10耦合到AC220V交流信道11中并传送至第二智能接口电路12。
在数据接收端，由第二时钟源13发出振荡信号激励第二跳频码发生器14和第二直扩码发生器17，第二跳频码发生器14产生的信号经第二转换器15转换后送入第二频率合成器16进行频率合成，第二直扩码发生器17产生的直扩信号送入由本地振荡器18激励的第二调制器19进行信号调制，上述第二频率合成器16产生的合成信号与第二调制器19产生的调制信号一同送入第二混频器20形成解调混频信号，解调混频信号与第二智能接口电路12收到的数据经由第三混频器21进行二次混频得到混频信号，混频信号通过中频滤荡器22进行滤波后得到的有效信号送入解调器23进行解调得到与发送端发送数据一致的数据。
参阅图2所示，本发明中，第一智能接口电路10和第二智能接口电路12均包括三组可调电感线LT、三组可调电容CT、电子开关S1和电子开关S2，三组可调电感线LT并联后与三组并联的可调电容CT串联连接，每组可调电感线LT串联连接电子开关S1，每组可调电容CT串联连接电子开关S2，其中电子开关S1和第二电子开关均与外部的主控制器连接。第一智能接口电路10和第二智能接口电路12可自动识别载波信号频率并且能够主动控制可调电感线圈LT与可调电容CT的接入过程，本发明通过改变可调电感线LT与可调电容CT的不同组合方式，产生串联谐振。由于串联谐振中心阻抗较低，因此可以在不同电网中实现载波信号的转换，提升了传输效果。图2所示为典型的LC振荡电路的变形，典型LC振荡电路通过将电感LT与电容CT进行串联实现，本发明通过上述电路改进，改进后的LC振荡电路安装于AC220V电力线与信号收发器(即本实施例中的发送端扩展信号频谱模块和接收端接扩还原模块)中间，信号收发器根据收到信号的信噪比控制主控制器发出信号调整三组可调电感线LT和三组可调电容CT后端接入的电子开关S1、电子开关S2，实现自动识别载波信号频率并自动接入。
本发明通过直接扩频(DSSS)即将待传送的信息经第一直扩码发生器2产生伪随机码(卷积码)扩展到更宽的频带来换取更高的通信可靠率。同时，在接收端用第二直扩码发生器17产生相同的伪随机码(卷积码)对接收到的信号进行解扩。由于在此过程中干扰信号和卷积码之间并无关联，从而导致在接收端被扩展并落入信号频带内的干扰信号的功率被大幅降低，通过本发明的这种方法，可以大大提高输出的信噪比，从而实现抗干扰的目的。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是专利所有者可以在所附权利要求的范围之内做出各种变形或修改，只要不超过本发明的权利要求所描述的保护范围，都应当在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种低压电力线载波通信抗干扰系统，其特征在于：包括发送端扩展信号频谱模块和接收端接扩还原模块，所述发送端扩展信号频谱模块通过第一智能接口电路与信道连接，所述接收端接扩还原模块通过第二智能接口电路与信道连接；
所述发送端扩展信号频谱模块包括第一时钟源、第一直扩码发生器、乘法器、第一调制器、发中频振荡器、第一跳频码发生器、第一转换器、第一频率合成器和第一混频器，所述第一时钟源、第一直扩码发生器、乘法器、第一调制器和第一混频器依次连接，所述发中频振荡器与第一调制器连接，所述第一时钟源、第一跳频码发生器、第一转换器、第一频率合成器和第一混频器依次连接，所述第一混频器还与第一智能接口电路连接；
所述接收端接扩还原模块包括第二时钟源、第二跳频码发生器、第二转换器、第二频率合成器、第二直扩码发生器、第二调制器、第二混频器、第三混频器、中频滤荡器和解调器，所述第二时钟源、第二跳频码发生器、第二转换器、第二频率合成器和第二混频器依次连接，所述第二时钟源、第二直扩码发生器和第二调制器依次连接，所述第二调制器、第二混频器、第三混频器、中频滤荡器和解调器依次连接，所述第二智能接口电路与第三混频器连接；
所述第一智能接口电路和第二智能接口电路均包括三组可调电感线LT、三组可调电容CT、电子开关S1和电子开关S2，三组可调电感线LT并联后与三组并联的可调电容CT串联连接，每组可调电感线LT串联连接电子开关S1，每组可调电容CT串联连接电子开关S2，其中所述电子开关S1和电子开关S2 均与外部的主控制器连接。
2.根据权利要求1所述的低压电力线载波通信抗干扰系统，其特征在于：所述信道为AC220V交流信道。
3.根据权利要求1所述的低压电力线载波通信抗干扰系统，其特征在于：所述第二调制器集成于本地振荡器中。
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