[发明专利]一种用于电力集中抄表的双模低电压载波调制方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及低压电力载波通信技术，尤其涉及一种用于电力集中抄表的双模低电压载波调制方法和装置。

背景技术

电力线载波(PLC)是电力系统特有的、基本的通信方式，是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。用电力线作为网络接入方案，可利用已有的电力配电网络进行通信，不需要重新布线，因此为低压电力用户用电信息采集管理系统提供了一种低成本的通信解决方案，得到了广泛应用。但由于低压电力线是用于电能传输的线路，其非理想的传输信道，其所呈现的是一种高噪声、强衰减、负荷变化剧烈、阻抗变化大，频率响应不平坦的恶劣信道，因此必须采用一定的载波调制技术，才可能实现可靠的通信，目前研究和应用比较广泛的是扩频和正交频分复用(OFDM)两种调制方式。

扩频通信技术和OFDM技术是近几年得到快速发展的数字通信技术，两者都具有抗干扰能力强的优点，是以低压电力线为传输媒介的较好的通信手段，然而由于它们的调制原理不同，在实际应用中又各有其优缺点。

扩频通信是通过增加信号传输带宽来提高信号增益，从而提高宽带抗干扰能力，是目前唯一可以工作在负信噪比情况下的通信技术，但有效带宽受到损失。在低压集抄国标规定中载波信号频率范围应为3kHz～500kHz，所以目前应用的扩频系统能提供的信息带宽一般在几百到1kbps，并且扩频增益也不能很大，由于信息带宽低，影响了应用，由于速率低，传输一个数据包的时间就很长，由于电力线的信道是时变的，就可能由于短时的信道劣化导致整个数据包不能用而浪费带宽，或者周期性的信道劣化导致通信一直不成功。

OFDM技术是将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输。由于子信道是正交的，可以有重叠，提高了带宽利用率。各子信道是分别调制的，可以根据子信道的情况用不同速率调制或禁用差的子信道。OFDM的优点是带宽大，在3kHz～500kHz载波范围内，可提供几百kbps的信息速率；可选择性关闭部分子信道，可抵抗频率选择性衰落和窄带干扰。但由于没有扩频增益，对信噪比仍有一定要求，不能抵抗宽带的干扰和信道的衰减。

电力线载波抄表系统的结构是在每个配电变压器下安装一个集中器，每个用户安装一个抄表终端，在集中器和抄表终端中，都有一个载波通信模块，一般每个台区的用户在几百到几千户不等，每个用户分配不同的地址；一般采用主从结构，由集中器控制，通过通信模块，以轮询方式分时采集每个抄表终端的信息或下发控制信息。

低压电力线上的信号衰减特性和干扰特性非常复杂，而且随机性、时变性大，每个站点的衰减和干扰情况不同，无论采用扩频或OFDM，由于各有其优缺点，都不能适应所有的情况，难以保证提供可靠的通信及带宽。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种用于电力集中抄表的双模低压电力载波调制方法，以提高传输速率以及传输的可靠性。该方法包括以下步骤：

预设回应扩频调制数据的时间和OFDM调制数据的时间，在集中器和抄表终端中分别配置扩频和正交频分复用OFDM两种调制解调电路，该方法为：

集中器需要向用户抄表时，产生该用户的数据请求信息，用OFDM调制所述用户的数据请求信息并发送给抄表终端，在预设回应OFDM调制数据的时间内收到回应数据，作所述用户抄表成功处理；否则用扩频调制所述用户的数据请求信息并发送给抄表终端，在预设回应扩频调制数据时间内收到回应数据，作所述用户抄表成功处理，否则做抄表失败处理；

抄表终端用所述两种检测信号同时检测，检测到信号后启动同步、解调接收数据，根据数据内容确定是否向集中器回应，如果是，选用与接收数据一样的调制方式发送数据；否则不作回应。

其中，该方法预先配置：在集中器和抄表终端中配置OFDM模式的频带和扩频模式的载波中心频率、扩频码速率和码字；

当所述集中器用OFDM模式发送数据时，按照配置的频带用OFDM模式对所述用户的请求数据进行调制，解调所述抄表终端回应的OFDM调制数据；

当所述抄表终端接收到OFDM调制的数据时，按照配置的频带用OFDM模式对接收的数据用OFDM模式解调；抄表终端处理后需要发送给集中器的数据用OFDM模式的频带调制发送；

当所述集中器用扩频模式发送数据时，用扩频模式配置的载波和扩频码对所述用户的数据请求信息调制，解调所述抄表终端回应的扩频调制数据；