CN1620764B - 电力线载波通信调制解调器 - Google Patents

Abstract

在一种用于电力线网络的电力线载波系统中，经过电力线进行时分多路通信，将指定用于通信的时隙的输入-输出阻抗设定为可以实现匹配的低阻抗值，而将非指定用于通信的时隙的输入-输出阻抗设定为高阻抗值，因此可以维持预期的通信，而与所连接的终端的数目无关，对连接到电力线网络的其它电力线载波通信调制解调器的通信没有影响。

Description

电力线载波通信调制解调器

技术领域

本发明涉及通过电力线载波系统通信中使用的一种调制解调器，它用于电力线网络例如配电线网络进行通信。 

背景技术

众所周知，电力线载波系统是通过电力线传输数据。一种电力线载波系统包括一个连接到杆上变压器的称为分配电网的配电线网络；及连接到该配电网的几个终端。每个终端配置于每个建筑物。 

连接到配电线终端的终端调制解调器的输入-输出阻抗最好与配电线的特性阻抗相匹配。然而普通的配电线网络设计时通常没有考虑用于数据传输，因此各配电线的特性阻抗通常是不同的。 

当连接到这种配电线时，终端调制解调器的阻抗就可能与配电线的阻抗失配，产生信号反射。另外，当一条配电线接有几个终端调制解调器时，配电线的传输阻抗就会改变。这种改变使可正常可进行通信的终端调制解调器的通信质量变坏，或使它不能通信。 

图1为电力线载波系统示意图。将多个终端调制解调器1a、1b、1c连接到配电线13。通常将连接到高一级网络例如互联网的一个总站通过光纤14连接到电力线载波系统。当将终端调制解调器1b连接到系统时如总站与终端调制解调器1a正在互相通信，配电线13的传输特性就会改变。这种改变使总站与终端调制解调器1a之间的通信质量变坏。在最严重的情况下，它们之间的通信不能进行。 

另外，当将终端调制解调器1c连接到接有终端调制解调器1a，1b的系统时，配电线13的传输特性进一步改变并更加复杂化。这种改变使总站与终端调制解调器1a、1b的每一个之间的通信质量变坏。 

要根本解决这一问题，就要求使配电线的特性阻抗标准化，但从费用及其它观点来看，对现存的配电线来说这种要求是不现实的。 

发明内容

鉴于上述情况，本发明的目的是提供一种用于电力线载波系统的调制解调器，该调制解调器可以保持高质量的通信而与连接的调制解调器的数量无关。 

为达此目的，根据本发明的一个方面，一种用于电力线载波系统的调制解调器带有一种阻抗调整装置，它可以根据时间改变阻抗为高和低，该阻抗通常用于与通信相关的输入-输出信号。该阻抗调整装置仅在分配用于通信的时隙内可以将输入-输出阻抗调整到能获得“信号优质通信条件”的数值。本发明以电力线载波系统可以进行时分多路通信为前提条件。 

根据上述结构，由于输入-输出阻抗可以根据时间改变，在分配用于通信的时隙内，可以调整输入-输出阻抗值，以得到优质的通信。“进行优质通信的条件”意味着例如这样一种条件，在此条件下所监测的输入信号变为最高电平，或在此条件下所监测的输入信号的标记(sign)误差率变为最小值。这样，用于电力线载波系统的该调制解调器可以保持通信的最好条件。 

在未分配给调制解调器的其它时隙中，该阻抗调整装置可以将输入-输出阻抗调整到比进行优质通信的所需值更高的数值。调整到该“最高值”可以避免对通过连接到该电力线网络的其它调制解调器的通信的不利影响。该调整可以由例如利用开关断开输入-输出终端或将一个高电阻电阻器与输入-输出终端端接来执行。 

为达到上述目的，根据本发明另一方面，提供用于电力线载波系统的带有频率调整装置的另一种调制解调器，它可以根据时间改变输入-输出频率。该频率调整装置在分配用于通信的时隙调整输入-输出频率，使所分配的频率通过该装置。本发明以电力线载波系统可以执行时分多路通信、频分多路通信通信两者为前提条件。 

更具体地说，该频率调整装置可以具有多个滤波器，以便选择一个在分配的时隙中通过分配的频率的滤波器。 

附图说明

图1为电力线载波系统示意图。 

图2用来说明各终端调制解调器的输入-输出阻抗随时间的变化。 

图3为表示频率调整功能的电路示意图。 

图4为带通滤波器的频率通过性能示意图。 

图5为说明终端调制解调器的切换控制示意图。 

具体实施方式

以下结合相关附图详述本发明的一个实施例。 

图1为电力线载波系统示意图。多个终端调制解调器1a、1b、1c等连接到杆上变压器12二次侧配电线13上。杆上变压器12的一次侧配电线11通常为三相系统，而杆上变压器12的二次侧配电线13通常为单相三线系统。为简化，图1中这些配电线表示为单线。 

通常连接到上一级网络例如互联网的总站通过光纤14、光电(O/E)转换器15，及主调制解调器16连接到配电线13。当通过将主调制解调器16连接在单相三线系统中的两条带电(pive)线中的一条带电线与中性线之间来形成通信电路时，终端调制解调器1a、1b、1c等接在该带电线与中性线之间。当主调制解调器16连接在单相三线系统的两条带电线之间时，终端调制解调器1a、1b、1c等接在带电线之间。 

在本电力线载波系统中，将总站与每个终端调制解调器1a、1b、1c等之间的通信信道分频为用于数据传输的主信道及用于系统控制的辅助信道。为了构成时分多路复用系统，可根据需通信的终端调制解调器数量将主信道分为多个时隙。例如，当终端调制解调器为N时，时隙数量也为N。 

终端调制解调器1a、1b、1c等带有阻抗调整电路。该阻抗调整电路可以改变调制解调器的输入-输出阻抗。更具体地说，它可以将阻抗由接近无穷大的数值(下文中称为“高阻抗”)逐步调整到较低数值。 

可使用例如开关切换并连在终端调制解调器1a、1b、1c等输入-输出端的电阻器阻值的方法改变阻抗值。可使用能快速改变阻值的可变电阻器来逐步改变阻值。 

以下假设总站与终端调制解调器1a相互之间正在进行通信，而终端调制解调器1b要求接入系统。 

当终端调制解调器1b由操作员切换为接通时，用阻抗调整电路将该调制解调器的输入-输出阻抗调整到高阻抗(这种状态称为初始状态)。 

终端调制解调器1b通过使用用于系统控制的辅助信道向总站发出请求通信的信号并等待回答。 

接着，当由总站分配一个分时通信间隙时，终端调制解调器1b仅在所分配的间隙内的时间段上将它的输入-输出阻抗调整到比初始状态时的高阻抗低的一个“定值”。而在所分配的间隙以外的时间段，该调制解调器将输入-输出阻抗调整到高阻抗值。上述输入-输出阻抗“定值”可通过求出通信条件达到最好时的量值来确定。该最好条件可由例如通过改变终端调制解调器1b的输入-输出阻抗，使输入信号变为最高电平来求出。该“定值”可被固定下来。下文将这一匹配好的阻抗称为“低阻抗”。 

当总站对终端调制解调器1b分配一个通信间隙时，就需改变用于与终端调制解调器1a的通信的通信间隙的暂时相应位置及宽度。在这种情况下，总站在分配的通信间隙内向终端调制解调器1a发出改变通知。 

图2用来说明各终端调制解调器的输入-输出阻抗随时间的变化的示意图。这时终端调制解调器1a、1b、1c正在通信。对终端调制解调器1a、1b、1c分别分配了时隙ta tb及tc。此处，上述通信间隙已表示为时隙。终端调制解调器1a仅在所分配的时隙ta内的时间段上将它的输入一输出阻抗调整到低阻抗，而在其余时间，阻抗均调整到高阻抗。终端调制解调器1b、1c的输入-输出阻抗值以类似方式调整。 

由于每个终端调制解调器仅在所分配的时间段内将它们的阻抗调整到低阻抗，其它终端调制解调器就可以与总站通信而不受影响。 

以下描述本发明的另一实施例。 

在上述实施例中，总站与每个终端调制解调器之间的通信由时分多路复用系统进行，其中将通信时间分为多个时隙，以便将时隙分配到每个终端调制解调器。然而，在这种系统中，当终端调制解调器数量增加时，所分配的时隙宽度就会减少。其结果是数据传输速率降低，并且接收数据时所形成的延时可能产生问题。 

为解决上述问题，除将时间分为时隙外，本实施例还将频率进行划分。换言之，本实施例同时使用时分多路复用系统和频分多路复用系统。 

本实施例中，提供一种带有频率调整电路的终端调制解调器。该频率调整电路根据通过频率改变终端调制解调器的输入-输出阻抗。这种改变通过接收由总站来的控制信号进行。 

图3为表示频率调整功能的电路示意图。带有多个17a到17c通断开关的终端调制解调器作为一种阻抗调整电路，多个带通滤波器BPFa到BPFc作 为一种频率调整电路。 

图4为表示带通滤波器BPFa到BPFc的频率通过性能示意图。对带通滤波器BPFa、BPFb和BPFc分别分配互相不同的通过频率f1、f2、f3，带通滤波器BPFa到BPFc本身作为用于分配通过频率的匹配低阻抗终端。因而当带通滤波器开关切换时，阻抗值自动切换。这就是为什么图4的纵轴用“阻抗”来表示的理由。 

当一个终端调制解调器要求总站分配一个通信间隙时，总站为该调制解调器分配一个特定频率及一个特定时隙。 

图5为说明终端调制解调器的切换控制示意图。例如，终端调制解调器1a在时隙ta使用频率f3，在时隙tb不进行通信，并在时隙tc使用频率f2和f3。终端调制解调器1b在时隙ta使用频率f2，在时隙tb使用频率f3，而在时隙tc不进行通信。 

由于各终端调制解调器仅在分配的频率及时隙将它的阻抗调整到低阻抗，其它终端调制解调器可以由总站通信而不受影响。更具体地说，当第一终端调制解调器使用第一频率由总站通信，第二终端调制解调器在同一时隙使用第二频率由总站通信时，第二终端调制解调器的阻抗对第一频率为高值，反之亦然，因此不发生影响。 

与图2所示实施例不同，那里仅划分时间，而图3到图5所示的实施例将时间和频率两者都做了划分，与图2所示实施例相比，这种时间与频率的划分增加了可利用的信道数，因此可进行高速度通信并且数据传输的延时可以得到调整。这样就可以实时发送图像，电话中的声音延迟问题也可以得到解决。 

上面已用某些实施例对本发明做了阐述，但本发明并不限定于上述实施例。例如在某些情况下可使用高通滤波器或低通滤波器以代替用来使特定频率信号通过的上述带通滤波器。另外在本发明范围内可能进行各种变化。 

工业应用 

根据上述，本发明使用可以根据时间改变输入-输出频率的结构。因此输入-输出频率可以在分配的时隙调整到分配的频率。这样，一种用于电力线载波系统的调制解调器就可以用最佳的输入-输出阻抗来进行通信，始终能达到优质通信条件，而与接到该电力线载波系统的其它调制解调器不会互相影响。 因此本发明提供的调制解调器可以在保持最好条件下的通信。 

Claims (3)

1.一种用于电力载波系统的调制解调器，该调制解调器用于通过配电线网络进行通信的通信系统，该调制解调器带有：

频率调整装置，该频率调整装置具有：可根据时间改变输入-输出频率；并在分配用于该通信的时隙内，可以调整输入-输出频率以使所分配的频率通过该频率调整装置；并且，在该时隙内，对于未分配的频率，将输入-输出阻抗调整到比可以达到进行优质通信的条件的值高的值。

2.如权利要求1所述的调制解调器，其中的频率调整装置，它具有几个滤波器；及

在一个分配的时隙，该频率调整装置可以选择能使分配频率通过的滤波器。

3.如权利要求1所述的调制解调器，还被提供有阻抗调整装置，

所述阻抗调整装置可以在非分配给所述调制解调器的另外时隙内将所述输入-输出阻抗调整到比可以达到进行优质通信的条件的值高的值。

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