[发明专利]一种提高电力线载波信号传输可靠性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力线通信领域，尤其是一种提高电力线载波信号传输可靠性的方法。

背景技术

电力线载波通信是电力系统特有的数据通信方式，指利用现有电力线，把信号调制在50Hz/60Hz工频上的技术。作为电力部门特有的通信资源，电力线传输线路具有机械强度高，不易受外力破坏等特点，因此电力线载波通信技术具有组网简单，成本低，抗毁性强，易于实现等特点，近几年来发展很快。

电力线载波通信的工作频率远大于电网的工频信号50Hz或60Hz，这样的高频信号可以与电能同时在电力线里传输，因此，可以充分利用现有的低压配电网络基础设施，无需任何布线，节约了资源，同时也节省了人力，节约了线缆投资，加快了网络开通时间。电力线载波通信系统可应用在自动抄表(AMR)、远程投/切开关、能量/负荷管理、设备监视、断电警告、智能电网、智能家居等领域。

由于电力线网络起初只是用来传输电能，不是专为通信设计的，所以它并不是一个理想的传输媒介。电力线信道传输噪声大、负载多样化、阻抗变化范围大、衰减量大及存在多径的时变信道。

目前的很多电力线载波通信系统存在如下问题：传输的可靠性差，抗干扰能力差。实验表明，在电力线通信中，交流电过零点干扰最小，信道质量最好，因此在过零点区域进行数据传输可以提高信号传输可靠性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种提高电力线载波信号传输可靠性的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：获取过零点区域需要对交流电的过零点时刻进行准确测量，本发明中提供了一种过零点检测电路，可以准确地检测出交流电的零点时刻，将交流电过零点转换成脉冲送入主控制芯片，在主控制芯片内控制数据帧的发送时间。

在零点区域噪声小，信道环境好，使用高阶调制方式，提高数据吞吐率。

在非过零点区域噪声大，信道环境差，使用低阶调制方式，降低数据吞吐率，提高数据传输的可靠性。

零点区域及非过零点区域采用不同的编码方式；过零点区域采用高效编码方式；非过零点区域采用低效编码方式。

数据帧由前导符(Preamble)，帧控制头(FCH)，数据段(Data)三部分组成，其中前导符和帧控制头长度固定，数据段长度可调整。

数据帧传输采用应答方式握手，发送端根据接收端反馈ACK/NACK信息及INC_DEC信息进行发送数据长度调整。

本发明的有益效果是：一种提高电力线载波信号传输可靠性方法，包括高精度交流电过零检测电路，用于检测交流电的过零点时刻，产生脉冲到主控制电路；通信数据帧的长度依据过零点的时刻和信噪比来自适应调节；在此电力线通信系统中，接收端根据接收到的信号进行信道质量估计(CHE)，反馈应答信息到发射端，发射端根据应答信息自适应调整数据帧的长度。因为在电力线通信过程中，交流电过零点干扰最小，信道质量最好，所以在过零点区域使用高效编码方式及高阶调制方式传输数据，在非零点区域使用低效编码方式及低阶调制方式传输数据，并根据信道估计结果自适应调整过零区域窗口大小，从而提高了数据传输的可靠性。

大量的试验表明，在电力线上，交流信号的过零点附近，干扰最小，因此根据过零点划分不同的区域，在零点区域和非零点区域采用不同的编码方式，并根据信道质量改变过零点区域窗口大小，同时选择适当的帧长度，可大大提高数据传输的可靠性。

附图说明

图1为零点检测电路图；

图2为零点检测电路输出脉冲图；

图3为数据帧示意图；

图4为应答帧示意图；

图5为数据帧发送反馈过程示意图；

图6为数据帧时域发送示意图。

具体实施方式

通信系统首先需要检测电力线过零点时刻，用于信号发送控制，过零点检测电路如图1，交流电火线L串联电阻R1与光耦U1二极管侧正极、光耦U2二极管侧负极连接；交流电零线N与光耦U1二极管侧负极、光耦U2二极管侧正极连接；光耦U1三极管侧发射极与光耦U2三极管侧发射极连接后接地；VCC串联电阻R2后与光耦U1三极管侧集电极，光耦U2三极管侧集电极连接，具有施密特触发器特性的门电路连接。

在交流电正半周期内，光耦U1发光二极管导通，光电三极管导通，最终电路输出低电平；在交流电负半周期内，光耦U2的发光二极管导通，光电三极管导通，最终电路输出低电平；在交流电的零点附近，光耦U1、U2不导通，则最终电路输出高电平；因此可以在每个零点产生一个高电平脉冲。