CN1171669A - 电力线复用数字多路电话及综合信息传输系统 - Google Patents

Abstract

一种高压电力线复用数字多路电话及综合信息传输系统,主要是由数字多路电话复用终端机,再经过数字编码载波调制装置,再通过耦合安全单元、阻波器,经由输电线再与非话数据信息接口相配合就可以高速地可靠地利用现有的高压电力线路在40千赫以上传输大容量、高质量的数字多路电话及非话数字信息。

Description

电力线复用数字多路电话及综合信息传输系统

本发明概括地说是在高压电力线上复用数字多路电话及综合信息的传输系统的技术。

现行的电子信息传输系统有电缆、光缆等有线传输，也有微波中继和卫星中继无线传输等。这些系统的线路和设备投资大，建设时间长，需要专门技术维护。早已在电力系统中的站、所之间开通的电力线载波通信系统，由于是采用模拟通信技术，其噪声大、通话质量低、容量小、传输数据能力低、不宜建网。近期国外出现的数字式电力线载波机比模拟载波机有了很大的改进，但仍受窄带模拟电力载波系统的影响与普通电话网比，仍是容量小，通话质量低，不能与数字程控交换机联网，因此也限制了使用范围。

本发明的目的：1、是在现有的高压电力线上传输数字多路电话及综合信息，提供一套新的装置系统，它可以消除电力线上强干扰，达到通话质量好、传输信息速度高、容量大、误码率低，而且可以与数字程控交换机联网，不用另建新线路，是今后实现数字多路电话及非话数字信息理想宽带传输系统。2、为了适应现有大量使用的模拟通信系统不间断运行，本发明又提供一套窄带的数字式电力载波传输综合信息的装置系统，可以与模拟载波机系统兼容使用，互不干扰，而开通的总路数和传输的总信息量远大于现用的模拟载波机系统，数据率和语音的音质都有很大的提高，噪声也大大降低，是一种过渡型的数字传输系统。

一种高压电力线复用数字多路电话及综合信息传输系统是由话音编码单元1，数字多路电话复用设备2和定时单元3构成的数字多路电话复用终端机；再经过由多值正交载波调制器4，多级线性幅度调制器5，载波信号供给单元6，收支路对应4的解调单元7，收端载波恢复单元8，对应5的解调单元9，功放输出单元10，方向滤波器11，接收支路高通滤波器12，接收支路自动增益控制放大器13和收信号带通滤波器14，构成数字编码载波调制装置，其中单元7、8实行同步解调，保证低误码率再生信息，单元12、14是对电力线杂音进行巨额衰减；再通过耦合安全15、阻波器16、高压电力线20，再与非话数据信息接口18相配合就可以高速率地，可靠地利用现有的高压电力线路在40千赫以上传输大容量，高质量的数字多路电话及非话数字信息。具体实现的方式和电路如图1所示。1是话音编解码器，每一路一个编解码器，采用32千比/秒自适应差分脉冲编码调制ADPCM，它可以同64千比/秒脉冲编码调制PCM相互转换。2是数字电话多路终端复用设备，包括合路器与分路器，它也可以同现用的PCM脉冲编码调制群路进行转换。3是由晶振分频产生的定时单元，供给1单元，2单元等单元共用。4是数字信号编码调制载波单元，为了压缩数字信号占用传输线路的频谱带宽，采用多值编码调制：采用NQAM，QAM为正交调制，N是正交调制幅相结合的信号点数。5是第二、三次幅度再调制单元，目的是为了把数字信息频谱放置于线路规定位置，可采用线性调制器。如用MC1496等集成块完成。6是载波信号供给单元，用高频晶振产生的正弦信号供给4、5、9单元。7是收支路对应于4的解调单元，也是模拟线性乘法器MC1496或更高频率的线性解调器完成，同时还含有数字信道均衡器。8是收端载波信号恢复单元，以实现同步解调。9是对应于5单元的解调单元。10是功放输出单元，发送输出功率大小根据站间线路的距离，信息频带带宽，调制要求的信杂比及误码率等确定，一般为100瓦以内。11是方向滤波器，用频分方法实现2/4线转换，具体可用差分变量器和高、低通一对滤波器完成。12是接收支路高通滤波器，阻止40千赫以下杂音信号和50赫及其倍频信号通过。13是接收支路自动增益控制放大器。14是收信号带通滤波器。上述高、低、带通滤波器均采用最平滤波器(巴特沃斯滤波器)。15是收、发支路共用的耦合保安单元，包括限电流熔断器，避雷或高电压击穿接地装置，耐高压耦合电容器等及其状态检测装置。16是阻波器，通50赫，阻高频。17是变电站(所)内的变压器。18是非话数据信息接口。19是交直流电源单元。20是高压电力线路。

本发明中，其中很重要的特征是：

单路话音编码器1是从64千比/秒PCM编解码器32与32千比/秒ADPCM转换器33实现，数字多路电话复用设备2是两个PCM基群设备31通过第一，第二32路PCM基群电路48、49内60、64个单路PCM32到ADPCM33转换成一个ADPCM基群，包括帧同步路与信令路共64路在合路器51内合路，在分路器52内分路，这种简便的组群方法能与数字程控交换机联网或单独组网。

下面将以上各单元的实现的具体电路分别加以说明：

话音信号编解码器即单元1，它主要是由三块集成片实现，具体电路如图2所示。

22是模拟电话用户线接口电路，采用MC33120的集成块，22矩形方框表示此集成块，其周边数字是它的引脚号。MC33120加上外围电路完成的作用有①向用户话机馈电；②过电压保护；③向用户话机送铃流(外加继电器)；④二、四线转换；⑤线路状态表示及测试等。23是用户电话线路，即图1中的1单元中连接话机线路。24是保护用的半导体二极管共4支，25为电容器，26为电阻。27、28是PNP及NPN晶体三极管。29是话机状态引出线(如摘、挂、故障)。30是晶体振荡器及分频器产生各种频率的定时信号。31是脉冲编码调制-PCM基群定时，路定时，帧定时及同步电路，是由THPT001型集成块实现，它配合外围电路产生PCM30/32时序及同步信号。32是PCM基群中某一路PCM编解码电路，采用MC145557，该片包含64千比/秒编解码器及滤波器，占PCM32路中一个时隙，编码模拟话音输入来自MC33120第11脚进2MC145557第15脚，解码话音信号由MC145557第3脚输出，经阻容平衡网络进入MC33120第10脚。33是自适应差分脉码调制(ADPCM)变换器，采用MC145532。它完成由64千比/秒PCM发到32千比/秒ADPCM发，及32千比/秒收到64kb/s PCM收变换。发时MC145557第11脚接到MC145532第12脚，由MC145532第15脚输出32千比/秒ADPCM信码；收时32千比/秒ADPCM信码进入MC145532第5脚变换成64千比/秒信码从MC145532第2脚进入MC145557第6脚再解码。34是32千比/秒ADPCM发信码。35是ADPCM收信码。36是2.048兆赫发定时来自31。37是2.048兆赫收定时也是来自31。38是8千赫发帧定时。39是8千赫收帧定时，也是来自31。40是20.48兆赫供MC145532片内微机用的外定时，来自30。41是MC145532片内微机CPU复位控制信号。42是MC145557的发时隙引出线。

图2中+5V、-5V、-48V是集成块工作电压。

总之，话音的模一数，数一模变换由MC145557型PCM编解码器完成。64千比/秒PCM-32千比/ADPCM相互变换由MC145532集成块完成。收发定时从30路PCM基群定时2.048兆赫为准，给出每个PCM信码与其中一路时隙，ADPCM基群总速率为2.048兆比/秒，路数为64路。

数字电路基群终端，如图3所示。如上述，本系统中多路ADPCM终端是由成倍的多路PCM终端变换而成。PCM基群二、三、四、五群路技术设备已有，图3是以基群为例。44是晶体，频率为4.096兆赫。45是反相施米特触发器，如7414。44、45及25、26组成晶体振荡器(电源未画)。46为两输入端与非门如7424，使输出定时信号波形更加接近半占空脉冲。47双D触发器，如7474，作二次分频用，其输出2.048兆赫定时脉冲信号经46与非门分两路供两个PCM基群终端31。31是THPT001型PCM基群定时与同步电路。48与49分别为第一，第二个32路PCM基群电路，每话路64千比/秒PCM编解码用一块MC145557(或其它型号)集成块，它就是图2中32(小虚线方框)。33是MC145532，即图2中的ADPCM变换器，共60个(60路)。50是两个PCM基群中帧同步与信令信号合路与分路变换。51是变换后64路ADPCM合路器。52是64路ADPCM分路器，它们的定时统一由31供给。53是2.048兆比/秒64路ADPCM信码输出。54是其输入。

这里所说的合路器是由或门之后加两次非门组完成；分路器是该路定时与总信码相与得到。基群按4倍标称话路数上扩为二、三、四、五次群路。按2倍除，下分为子群。32千比/秒单路ADPCM为其“0”次群。

数字信号传输编码调制如图4所示。

从数字电话群路终端输出的信码或来自非话数字信息都是二进制数字信号，它占用信道(线路)频带宽，不经济。为提高电力线复用高频数字信息利用率，采用多值正交调制即NQAM。N越大线路频谱资源利用率越高，但对线路信杂比要求也越高。

55是二进制串行数字信息输入。56是串入/并出移位寄存器也是用集成块实现。57是微机控制器，对数字变换电路单元进行存储程序控制(软件执行)。58是57的控制与数据总线。59是D/A转换器，它把二进制并行码组变换成幅度值，并保持到下一组译码到来。D/A变换可采用DAC芯片，其输出接运放93。61是限带用的滚降低通滤波器，它可以由硬件实现，用软件实现更好。62是正弦载波信号产生器，采用晶振。63是线性幅度调制集成电路(例如MC1496)加上外部电阻26、电容25元件构成。63框内数字是该集成片脚引线序号。64也是线性幅度调制器，它和63所用集成块及外部元件相同，不同的是其载波信号相位相差90°，图4中的虚线方框内就是90°移相电路。上述62载波信号一方面加到63脚1，另一方面加到65。65是模拟乘法器，66是积分器，67是鉴相器，68是低通滤波器，69是相加器，70是压控振荡器，70输出的正弦信号与62载波信号相位相差90°而频率相同。71是模拟信号线性相加器，将图中上下两个支路已调载波信号相加形成N值的QAM信号，72是限带带通滤波器，73是NAMQ已调载波输出。

图4中的虚线74是电力线复用高频载波信道。75是对端收支路NQAM解调制器输入。76是高频单片集成锁相环。实线方框内的数字是其片脚引线序号，在虚线框内的外部电路同NE-560B构成载波同步信号恢复电路。实为由NE-560B组成的滤波器跟踪，77是晶体，其频率与发方载频相同(允许有一定的误差)。25、26是电容、电阻。78是NPN高频晶体三极管。79是高频运放。80是线性解调器，也是用模拟乘法器，如MC1496集成块及外部电路完成，实与发端调制器相同。81是90°移相器，其电路与发端虚线方框所有器件相同。82是线性解调器其载频信号与80相差90°相位，其它全一样。83是限带低通或带通滤波器。84是位定时恢复电路。85是A/D转换器及均衡器。86是并/串转换电路是由集成块完成。87是NQAM解调器最后输出串行二进制数字信号。

在所述的电力线复用数字多路电话及综合信息传输系统技术的基础上，为了更好地与现有电力线载波传输系统做到兼容使用，提供了信道为40-500千赫范围内窄带数字式电力线载波传输系统而采用了改进型自适应增量调制技术98，把话音编码速率降低，更适应于窄带传输，另外采用了三阶高密度双极性传输编码106及单边带载波调制112、113，不仅节省了频谱带宽，更降低了对线路收端信杂比的要求，信息传输能力和质量远优于现用的模拟载波机。

具体实现此系统如图5中所示。90是用户话机，91是小型程控交换机(话路扩展器)，其双向中继器与92接口。92是图2中模拟用户线接口电路，由MC33120芯片及外部电路构成，如图5中虚线方框所示。93是运放，26是电阻，此运放输出电平可调。94是电感线圈。95虚线方框内是由电感、电容构成的低通滤波器。96是NF571集成块，97是变量器，此虚线方框内是音频信号幅度压缩器。98是增量调制集成块MC3417，此虚线方框内包括电容电阻与99半导体二极管构成三连码检测的连续可变斜率增量调制器，它把输入的话音模拟信号变成数字信号输出。118是定时、载波信号产生器，供给105、98、106等所需定时信号与载波信号。98输出的话音数字信码送到话音，传真信码选择开关102，101是传真信码接口电路(串行)。102选择开关由微机控制。话音信码优先输出，  当话音处于空闲状态时“插空”输出传真信码。103是数据信号串行接口电路。104是同步信号控制电路。100是话音信码或传真信码，数据信码合路器。在总速率为19.2千比/秒情况下，话音信码速率为18千比/秒-16千比/秒，数据速率为0.6-2.6千比/秒，同步信号速率为0.6千比/秒。传真在信道中传输速率与话音信码相同，是打“包”传输(后面详述)。105是D触发器，此电路在19.2千赫定时作用下，将合路输入19.2千比/秒归零信号变成不归零信号输出到106。1 06是三阶高密度双极性编解码器，即HDB3编解码器可采用CD22103或MC142103集成块，加上外部元件可编解AMI(对称双极性)及HOB3码。不归零二进制信码序列输入到该集成块脚1，在定时(脚2)作用下，由脚15及14输出两个单极性二进制码序列。经110晶体三极管和初级有中心抽头接地的变量器108，其次级输出即为HDB3码。106集成块CD22103是编、解码器两用，下边为解码电路。111虚线框内是限带最平低通滤波器。此框内包括电容、电阻、电感94及运放93。112虚线方框内是线性调幅器，它由MC1496及外部元件构成和图4中63及其所加外部元件相同，此处是第一次调制，载频为f01，它还可做为导频信号以较低电平发出。113虚线方框是限带最平带通滤波器，它包括电阻、电容、电感及运放93。114虚线方框是第二次线性调幅器，其构成与112相同，仅其载波信号频率f02更高，115虚线方框是限带最平带通滤波器，它与113构成类同，但此处电感、电容元件数较少。116虚线方框是第三次调制，调制电路与前相同，仅其载频不同，且载频有22个之多，因为它的任务是把第二次调制的信号频谱搬移到40-500千赫范围内不同位置，以便上高压电力线传输。117虚线方框是最平低通滤波器，它由匹配阻抗26、电感94及电容器25组成，输出接增益可调的运放93。第一、二、三次调制的载波信号均由载波信号产生器118提供。119是发送功率放大器，其输出功率因线路长度而不同，200公里时约为10瓦。采用推挽电路。120是功放输出变压器。121是高频已调载波信号耦合电容器，其容量为2000-4000PF，其耐压数倍于高压线路的相电压。138电容器的容量上万倍大于121电容器，可用若干个电容器并联。工频(50赫)电压主要降于121而在138上耐压约为几十伏。一旦121电容器击穿或低数，138上电压会升高，通过127方框内互感线圈耦合，整流，滤波器，再经117型光电管检测，将电位变化送至接口片74LS244及微机总线，由微机测出。122为保险丝，若有大电流通过时它即熔断。123是互感线圈，阻高频，通低频。124是避雷器，高压加到其上端击穿接地。125是接地刀闸，维修线路或机器设备时，合闸接地以保安全。152是埋入大地的接地装置，要求接地电阻很小。126是检测报警装置，在正常工作时，线路上部分低频电流通过互感器123感应，使126有电压，此电压经整流滤波117型光电管送到接口片74LSZ44集成块，到微机总线，一旦高压击穿或合闸感应电流中断，微机可测出来。接收支路与发信支路在20电力线上为“二”线传输线路。130是收支路输入变压器，为防止发送功率大量流入收支路，采用高阻抗即降压变压器。131虚线方框是高通滤波器，阻止40千赫以下杂音及工频电流，通40千赫以上通信信号。运放93及电阻26为电平调节、阻抗匹配而设。132虚线方框是带通滤波器，滤掉接收信息带外高、低频杂音(包括抑制50赫工频)。133虚线方框是自动增益控制放大器。此框内63是MC1496，134为NE-592K型运放，24为二极管，25为电容，26电阻，+6V，-6V供电。135虚线方框为带通滤波器或采用低通滤波器与117同。136虚线方框是解调器和发支路116相对应，解调载频信号频率及电路也与其相同。93是电平匹配运放。137是带通滤波器与发支路115相同。93运放也是电平调节用。138虚线方框是第二次反调制器，它的电路及所加载波频率与发支路第二次调制器114全同。139是带通滤波器与113虚线方框中相同，即滤波器一样，仅运放93电平调节画在虚线方框之外。140是导频信号f01提取电路，三节带通滤波器其通带带宽为(f01-Δf)-(f01+Δf)，Δf是对方站f02、f03与本站f02、f03之差最大可能值。141是最终同步(同频)解调器，其电路与112相同，仅所加载波信号不同。142是最平低通滤波器与111相同。143是线路信道均衡器，根据线路信道传输特性设计与调节，已经被均衡了的收到的HDB3信号送到108变量器，该变量器次级将把正、负极性脉冲分送于106的脚11及13，同时送于109相加，此时，信码都变成了正极性脉冲序列，110是晶体三极管。108及25为110的调谐回路。本例中谐振频率19.2千赫。45为7414型反相施米特触发器，使正弦波变成方波定时脉冲信号。实际上109、110、108、107及25、26构成定时恢复电路，107为收定时输出。106脚4输出为再生不归零信息，经144与门(和定时相与)输出为收端19.12千比/秒二进制信码，送到分路器145。149为不同信路定时脉冲序列。146为分出的数据信码串行接口电路，147为分出的话音信码或者是传真信码。148是话音信码(优先)或传真信码选择开关(微机控制详见下)。150虚线方框是连续增量解调电路。此虚线方框内的98是另一块MC3417做解调器用，其外部电路25、26、99与前同，解调输出接到幅度扩展器。151虚线方框是幅度动态扩展器，它和发支路压缩器共用一块集成电路96。25、26、97与发支路同，但变量器初、次级线圈比不同。95是低通滤波器与发支路相同。93是运放与发支路也一样，只是电平调节要求不同，最后话音收信号接到92的收。

定时与载波信号产生电路，举例说明如图6中所示。160虚线方框是晶体振荡电路，框内44是晶体，其频率为10.24兆赫。110是NPN高频晶体三极管如3DG170，46是与非门如7424，25、26是电容、电阻。160输出为半占空方波脉冲。161虚线方框是九次二分频器，由五只7474双D触发器47完成。162虚线方框是1280千赫滤波放大器，也可用高Q值选放完成从方波到正弦波的转换，方框内93为运放，94是电感线圈，25、26是电容、电阻。此框内电感量、电容量根据所选频率而变。163是此虚线方框输出的正弦信号，频率为1280千赫。164也是滤波放大器，输出165为640千赫正弦波信号。166也是滤波放大器，输出167正弦信号，频率为320千赫。168也是滤波放大器，输出169为160千赫正弦信号。170也是滤波放大器，输出171为80千赫正弦信号，172也是滤波放大器，输出173为40千赫正弦信号。174也是滤波放大器，输出175为20千赫正弦信号。177是半占空方波脉冲信号，频率为20千赫。178虚线方框是混频调制器，63是MC1496模拟乘法器，此混频调制器电路与图4中的幅度调制器相同，173与167是两个正弦混频信号输入，其频率分别为320千赫、40千赫。178输出为两个输入信号的差与和，即280千赫与360千赫，179是窄带带通滤波放大器，其电路与162相同，但带通中心频率为280千赫，180是280千赫正弦载波信号。181是第二次调制载波信号产生器，其电路结构与上述178同，但两个输入正弦信号的频率不同，分别为1280千赫及640千赫，混频后由182滤波放大器取和频即183输出正弦载波信号为1920千赫，184与185要产生第三次调制所需多个载频点信号电路，其电路结构与181、182相同，但混频器输入信号及滤波器是可变的，为求得所有载波频点，有的需增加一次混频。

图6的下方是定时脉冲序列产生电路。176是80千赫半占空方波脉冲信号，190、191是两个10次分频器，如用74160.192是窄带带通滤波放大器，其中心频率为0.8千赫的正弦波。175是20千赫正弦波。194是20千赫与0.8千赫混频(调制)器。195是19.2千赫窄带带通滤波放大器。196是施米特与非门，其输出是方波为19.2千赫定时脉冲信号。再经双D触发器198分频。201为9.6千赫定时信号，202为4.8千赫定时信号，199再分频，203为2.4千赫定时信号，204为1.2千赫定时，再经200分频，205为0.6千赫定时信号。18千赫定时信号产生方法类同上。20千赫正弦信号来自175加入208混频器一个输入端，另外20千赫方波177经206十次分频，207窄带带通滤波放大提取出正弦信号加入208混频器另一输入端，209是取下边带，即18千赫正弦波信号，再经46双与非门，输出为18千赫方波定时脉冲信号。

合路、分路群同步电路及实现如图7，共分三部分如虚线方框所示，中下方虚线方框为微机控制电路；左上方虚线方框是合路器；右上方虚线方框是收端分路器。此例中信道总速率为19.2千赫，0.6千比/秒为帧同步信号，0.6千比/秒为适时数据信码，18千比/秒为话音或传真信码，设定帧长为192比特(10ms)。帧同步码型为111001，帧结构及帧同步软件固化于EPROM内。图7中215是高速时钟的中央处理器，如Z-80B或更高速度单片机或数字信号处理器。216是外时钟，频率等于大于5.12兆赫，217是8位数据总线。218是低8位地址总线。219是临时数据读写存储器RAM，如用6116。220是EPROM只读存储器如2732或27128，固化程序用。221是地址空间和外设口地址译码器，如用139及138，其输出(小方块)接各外设接口片。222是中央处理器复位电路。223是中断外定时，如频率为2.4千赫。224是八D触发器如用74273。225是8位并入/串出移位寄存器，如用74HC165或74HC589，144是与门，如用7408。197是19.2千赫定时脉冲信号，103是0.6千比/秒数据信号，102是话音或传真信号，速率是18千比/秒。三种信码在100相加器内按19.2千赫的位时隙依次相加，而不会重叠。100是三输入端或非门，如用7427，236是非门，如用7404；105是19.2千比/秒归零信码，经45变成不归零码，接到106脚1，而后编码调制发出。分路器设于接收支路，19.2千比/秒收信码从144与门输出，并行接到110与227。227是串入/并出移位寄存器，如用74HC164或74HC595A集成块，变8位串行信码为8位并行信码，然后经217数据总线按指令输入中央处理器215，由软件进行分析检测，连续几帧发现帧同步码后，则依次向244、225送帧结构数据，其地址为228的244、225是帧同步码输入片，按次序为帧开头111001。第二组传送6个全“1”，第三组传送180个全“1”。244是74273集成块，225是并入/串出移位寄存器，如用74HC165或74HC589。107是收19.2千赫定时，它和上述帧结构码一同送入三个144，144是二输入端与门。110是高频晶体三极管(如3DG115)射随器分三路送至45，45反相器，如7414。229是八同相三态缓冲器/线驱动器，如用74LS244一旦软件分析从总信码序列中找到帧同步码，经244、225、144即会与出同样码111001码，并经227，229及217到中央处理器校正。232为0.6千赫定时，同步后，233输出0.6千比/秒数据信号。230是18千赫定时，同步后，231输出18千比/秒话音或传真信码。

在窄带电力线复用数字电话及综合信息系统中，话音数字信道上会经常出现空闲，因此本发明通过用专门微机处理技术235软、硬件及发端检测控制外围电路237及收端检测控制外围电路240来完成对话音数字双向信道的数字插空技术，用于在同一个信道内分时传输电话和数字传真等信息，具体实现电路如图8所示。235虚线方框是微机测控单元，其构成与图7中微机控制单元相同，不同的只有236。236是0.6千赫外定时中断脉冲；237虚线方框是微机测控分时传输发端硬件电路。此框内104是传真信码，238是话音信码，211是18千赫定时脉冲信号。144是与门。239是串入/并出移位寄存器，如采用74HC595A，此时输入接脚14，输出接脚9，若把四个74HC595A串联起来，即第一个74HC595A脚9输出接后一个脚14输入，就可构成74HC595A串入/并出扩展单元。244是集成电路74273，229是集成块74LS244，18千比/秒话音信码由238进入，经239串入/并出，再经229接到总线217，由微机进行空闲检测，如32比特为一周期，一旦测出话音信码空闲特征则发出指令，使244输出上脚为“0”中断话信码通路，244输出端下脚为“1”经144打通传真道路。接通传真通道后，对传真数字信息进行打“包”传送。如180比特或360比特为“一包”，每“包”由包头，包文，包尾构成。包头实为传真信息特征信号，包尾是传真页数等信息。当238话音信码出现讲话特征时，立即通过软件发出指令，使话音信码通，传真信码断，保证话音信码优先。60是两输入端或门，如7432，102是18千比/秒信码(话音或传真)。240虚线方框是接收部分，它与237发送部分构成类同。241是18千比/秒收信码(话音或传真)。107是收定时信号，收信码经过239、229、217输入到微机进行“包”头搜索，一里找包头码组，即送出指令，使话音信码收输出通路断，传真信码收通路接通，243是18千比/秒传真信码收通路输出，242是话音信码收通路输出。

附图说明：

图1为电力线复用数字多路电话及综合信息传输系统

图2为话音信号编解码电路

图3为多路数字电话基群终端(合/分路设备)

图4为传输编解码调制与解调电路

图5为窄带数字电力线载波传输综合信息设备

图6为定时与载波信号产生电路

图7为合路、分路群同步实现电路

图8为话音信码与传真信码分时传输单元电路

通过以上对本发明技术的综述不难看出与现有的技术相比具有很大的创新和改进。首先：高压电力线采用数字式传输系统和现有的模拟载波通信系统相比优点：

1、由于前者的抗干扰性显著的优于后者，在长途电话多次转接成网条件下，前者在每段的收端信杂比30分贝以内就可以保证通话质量，后者则要60分贝，即数字传输比模拟传输有30分贝增益，若两者发送信号功率相同，数字传输技术扩展了线路传输信息的频带范围。

2、由于本发明采用了①32千比/秒ADPCM码转换器；②采用多值正交调制载波技术；③采用数字电话信道插空技术等，使得数字电话占用线路频谱带宽不比模拟载波电话宽。

3、通过研究与计算发现目前的10KV，35KW高压线路由于站、所之间的线路距离短(20KM，50KM)，线路对高频信号总衰减小，故有惊人的传输数字电话与非话数字信息的能力，因此在电力线上应用本发明技术具有很大的发展前景。另外，本发明技术和国外A、C、E32——新一代数字式电力载波机相比优点也是显而易见的。

1、本发明采用CCITT推荐建议32千比/秒ADPCM话音波形编解码技术，通话质量高，无毫秒级传输延迟，能进行多次音频转接，而“A、C、E32”采用“LASVQ”(专用芯片)混合编解码技术，通话质量较低，有50ms传输延迟，此项指标为CCITT建议长途电话传输延迟≤5毫秒的10倍。

2、本发明技术采用由64千比/秒PCM转换为32千比/秒ADPCM编码技术，可以和现用PCM数字程控交换机系列联网或独立建网，能和其他数字传输系统64千比/秒PCM基群及二、三、四、五次群相联；而A、C、E32无此性能，只适合做点对点通话用。

3、“A、C、E32”模仿模拟电力线单路载波机采用单路(信道)单载波传输技术，本发明所述电力线复用数字多路电话传输系统为群路信号载波调制传输，前者每路间要留频带间隙，而后者为群路，不必每路留频带间隔，适合数字多路大容量，经济。

本发明中窄带数字电力线载波传输综合信息传输系统技术与“A、C、E32”——新一代数字电力载波机比较同样优于后者。

前者：传输总速率为19.2千比/秒占用约2.5个模拟电力线载波频带传输一路18千比/秒改进型ADM(自适应增量调制，普通芯片)数字电话，一路数字传真及一路600波特数据。

后者：总速率为32千比/秒占用一个模拟电力载波话路频带，传输三路8.3千比/秒混合编码数字电话及数据。

相比之下：

1、前者：采用波形编码，通话音质较好，可分清对方讲话者是谁。无毫秒级延迟。

2、前者：发送功率为10瓦远比后者40瓦/80瓦小，干扰小于后者。

3、前者：接收端误码率Pe＝1×10^-6时，要求线路信杂比S/N＝15dB，而后者同样条件下，要求的信杂比为S/N＝30dB，要求之高已超出现用电力线载波机25dB，实际线路是难于经常满足此要求，为此后者说明：当线路S/N＝17dB时，传输总速率降为11千比/秒只通一路话和数据。

4、前者采用普通芯片，造价低，维护使用简单，易大量生产及推广使用，而后者采用是特殊的专用芯片。

Claims (5)

1、一种高压电力线复用数字多路电话及综合信息传输系统，主要是由数字多路电话复用终端机、数字编码载波调制装置和耦合安全及电力线连结装置等部分组成，其特征在于：由话音编码单元(1)、数字多路电话复用设备(2)和定时单元(3)构成的数字多路电话复用终端机；再经过由多值正交载波调制器(4)、多级线性幅度调制器(5)、载波信号供给单元(6)、收支路对应于发支路(4)的解调单元(7)、收端载波恢复单元(8)、对应(5)单元的解调单元(9)、功放输出单元(10)、方向滤波器(11)、接收支路高通滤波器(12)，接收支路自动增益控制放大器(13)和收信号带通滤波器(14)构成数字编码载波调制装置，其中单元(7)、(8)实行同步解调，保证低误码率再生信息，单元(12)、(14)是对电力线杂音进行巨额值衰减，再通过耦合安全单元(15)，阻波器(16)，电力线(20)，再与非活数据信息接口(18)相配合就可以高速率地、可靠地利用现有的高压电力线路在40千赫以上传输大容量、高质量的数字多路电话及非话数字信息。

2、根据权利要求1所述的电力线复用数字多路电话及综合信息传输系统，其特征在于：单路话音编码器(1)是从64千比/秒PCM(32)与32千比/ADPCM转换器(33)实现，数字多路电话复用设备(2)是两个PCM基群设备(31)通过第一、第二32路PCM基群电路(48)(49)内60(64)个单路PCM(32)到ADPCM(33)转换构成ADPCM基群，包括帧同步路与信令路共64路在合路器(51)内合路，在分路器(52)内分路，这种简便的组群方法并能与数字程控交换机联网或单独组网。

3、在权利要求1中所述的电力线复用数字多路电话及综合信息传输系统技术的基础上为了更好地与现有电力线载波传输系统做到兼容使用而提供了信道为40-500千赫范围内的窄带数字式电力线载波传输综合信息系统，其特征在于：一是采用了改进型自适应增量调制技术(98)，把话音编码速度降低，更适应于窄带传输；二是采用了三阶高密度双极性传输编码(106)及单边带载波调制(112)、(113)，不仅节省了频谱带宽降低了对线路收端信杂比的要求，信息传输能力和质量远优于现用的模拟载波机。

4、根据权利要求1或3所述的窄带电力线复用数字电话及传输综合信息系统其特征在于：由专门微处理技术(235)软硬件及发端检测控制外围电路(237)及收端检测控制外围电路(240)来完成对话音数字双向信道的数字插空技术，用于在同一信道内分时传输电话和数字传真等信息。

5、根据权利要求1及3中所述的电力线复用数字多路电话及综合信息传输系统其特征在于：连结高压电力线(20)的耦合安全单元(15)设置了四组安全状态检测装置(126)、(127)及(122)、(124)单元，将正常运行与否状态信号，通过总线送至微机监控，一旦不正常时自动发出声、光报警。

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