[发明专利]一种支持长距离传输的电力载波通信系统

说明书

一种支持长距离传输的电力载波通信系统，包括第一电力载波通信模块、第二电力载波通信模块、电力载波滤波设备和电力载波调制设备；第一电力载波通信模块和第二电力载波通信模块互相连接，内部均包含功率检测模块和电力载波通信信号放大模块，第一电力载波通信模块和第二电力载波通信模块均连接有电力载波滤波设备，每个电力载波滤波设备均连接有电力载波调制设备。可选的，当有多个端口时，需要引入合路器或者分路器将多个输入端口或者输出端口的信号连接起来。本发明通过引入电力载波通信信号中继设备，由于可以去掉应用处理模块结构，仅使用通信处理器的信号处理电路即可完成电力载波信号的中继，系统设计更为简单，成本降低，功耗也更低。

技术领域

本发明属于电力线载波通信技术领域，特别涉及一种支持长距离传输的电力载波通信系统。

背景技术

与本技术最接近的现有技术是电力线载波通信技术，在电力载波通信技术中，传输数据的电力载波通信信号被调制到0-50MHz的高频调制信号上，这个高频调制信号叠加在电力线的50Hz的低频交流电力信号上，构成电力载波信号，随着电力线缆传输到电力系统的其他终端上。

传统的电力载波通信技术主要应用场景是电力猫上网，将室内上网终端通过电力猫把信号调制成电力载波信号，通过家庭内的电力线传输到家中的路由器。传输距离都很近，一般在100米以内。但是在长距离传输的情景，比如电力监控系统，传输电力载波信号的距离很远时，由于低频交流电力信号在电力线上的传输损耗远小于高频的电力载波通信信号，因此很多情况下，需要对电力载波通信信号进行中继，才能实现长距离的设备信号传输。

但是，现有电力载波中继设备，为了能够尽量复用现有的电力载波通信设备，通常采用两个电力载波通信模块背靠背的设计方式，如图1所示。使用一个通信模块负责将经过传输衰减的电力载波通信信号解调形成原始数字信息，应用处理模块根据中继的应用要求进行数据处理(差错控制，路由中继等)，将数字信息发送给第二个通信模块，重新调制成电力载波通信信号，叠加到低频交流电力信号上，形成电力载波信号发送出去。这个设备需要两个通信模块，同时因为需要对解调的数字信号进行应用处理(比如路由选择，差错控制等)，因此需要一个应用处理模块完成应用层的工作，其中应用处理模块通常由应用处理器实现。由于电力载波中继设备既有通信模块，又有应用处理模块，这样的架构从成本、设备复杂度、设备尺寸、功耗等方面都非常高。比如采用芯片实现的话，需要同时设计应用处理器芯片(AP)和通信处理器芯片(CP)，同时需要运行操作系统完成应用层的处理，整个SoC芯片的复杂度非常高，进而设备的成本，尺寸，功耗，性能上都会有损失。

在无线通信领域，很早就有无线中继站(或者称为直放站)这样的无线中继设备。直放站的主要作用，就是针对无线信号被遮挡的区域，通过放置一个将无线信号接收并放大转发的设备，提升被遮挡区域的无线覆盖能力。但是因为无线设备是通过无线空间进行传播的，无线中继设备的工作非常简单，就是在指定频段上接收所有的无线信号，然后将接收到的信号放大，使用全向或者定向天线广播出去。因为在无线中继站中继的所有无线频段上的功率衰减比较接近，为了设计简便，都采用相同比例进行放大。比如，频点1的信号接收强度为-90dBm，频点2的信号接收强度为-91dBm，通过全频段30dB的放大器，频率1的信号发射强度变为-60dBm，频率2变为-61dBm。比如一个典型GSM下行链路的无线直放站工作频率的示意图，在935-954MHz的频率区间所有频率的衰减都是大体一致的，因此无线直放站在所有频点上采用等功率放大。

由于无线中继站只做射频信号的接收和放大转发，而且采用等功率倍数放大中继，因此中继站设备没有基带处理和应用层处理，不需要使用操作系统，整个设备的复杂度，成本都能显著降低。但是在电力载波通信领域，由于在电力线缆上，信号在不同频率之间的传输衰减相差很大，(比如在10km传输距离使用电力载波传输，1MHz和50MHz频点上的衰减值可能会相差50dB甚至更多)。如果采用相同比率进行信号放大，为了避免高频率信号不会超过功率限值，需要针对较低频率的信号的衰减情况进行放大，那么相对高频率部分的信号放大不够，通信质量会产生下降，限制了中继的信号质量。

发明内容