[发明专利]载波同步通讯技术

说明书

本发明涉及一种通讯系统的实现方法，确切的说是一种采用交流电源线作为信号传输媒介，并利用交流电源周期作为同步信号的载波同步通讯系统的实现方法。

随着现代科技的发展，各类仪器、设备之间的信息通讯、网络通讯等工作越来越多，各类通讯系统开始普及应用，相应采用了许多通讯实现方法。通讯系统的基本要求是信息传送可靠，而且尽可能速度快，设备费用低。因此造价低，速度快，可靠性高的通讯方法是当前通讯系统研究的重要方向。

当前通讯系统从信号传输媒介上看分为两部分：

1.有线传输系统：专门布设电缆线，用于信息通讯。如：电话线、计算机网络线等；

2.无线传输系统：在空间用无线电波传送信息。如：电视，卫星等。

有线通讯系统可靠性比较高，速度快，设备相对简单。但是线路造价高，灵活性差。

无线通讯系统，不需要接线，可任意移动，但易受干扰，可靠性差，而且设备相对复杂。

为发挥有线系统的优点，又要避免布线的花费，降低通讯成本，借用现有线路的通讯方法引起人们的注意。以交流电源线为信息传输媒介的载波通讯方法传输范围广，不需要另外布线，因此系统造价低。

由于电力线上不仅承担信息传送任务，而且又承担给电网各类电器供电的任务。各类电器对电网有较强的干扰作用，可采用的频段较窄。因此如何提高载波系统传输信号的可靠性是一个重要课题。

本发明将一般有线系统的同步通讯技术和载波技术相结合，提出载波同步通讯方法是解决载波通讯可靠性的一种较好的方法。

现介绍载波同步通讯系统的实现方法。本系统分为如下三部分：

1.同步信号提取电路：(参见附图3)将交流电源线上的电压信号耦合过来，整形为方波作为同步信号。

2.同步载波发射电路：(参见附图1)。

3.同步载波接收电路：(参见附图2)。

附图1为同步载波发射原理图。本原理是基于利用交流电源线路进行载波通讯的。

图中，同步信号提取部分是同步载波发射的核心。

图3中列举了完成同步信号提取的一般步骤：交流电源信号经信号耦合器进行隔离(耦合的形式多样，例如利用电源变压器耦合或电容直接耦合)，再经信号整形，确定信号沿。

确定了同步信号沿，系统也就获得了时间基准，(因为要求系统在同一电源之内。如220V市电的同一变压器范围内工作)。为了实现多路并行传输功能，同时也为了避开电力线上大干扰部分，获得最佳的信噪比，用同步信号沿来选取已确定好的一个或多个信号相位段如附图4。所谓信号相位段是指载波发射系统在此相位范围内发射有效载波信号。如果发射部分与接收部分所处的交流电源部分存在着固定的相位差(例如三相市电的相互相位差为120°)，载波发射部分还需进行相位差的补偿。另外，发射部分与接收部分之间的固定系统相位偏差也需进行相位补偿。相位段选取和相位段补偿一般可由系统中的微处理器(计算机)来完成。最后，在选定的相位段内，调制上所需发射的数字信号，由载波调制器输出到交流电源上去。为了进一步提高其抗干扰性能，依然可以利用诸如双调制法等先进的载波调制方法来实现载波的调制与解调。

附图2为同步载波接收原理图。本原理是基于利用交流电源线路进行载波通讯的。

图中，同步信号提取部分是同步载波接收的核心。与载波发射部分的同步信号提取方法是完全一致的。对于某通讯点，如果既有发射部分，又有接收部分，那么，同步信号提取部分是共用的。

相位段选取和相位补偿部分说明参见发射部分的说明。此处相位段的含义指的是载波接收系统在此相位范围内接收有效载波信号。相位补偿的目的就是要使得发射与接收的相位段互相匹配。这样才能完成多路并行数字信号的传送(包括一路)。图4表示了发射和接收部分的相位段选取和相位补偿过程。

图4中的参数说明：

①②表示发射端的时序。

③④表示接收端的时序。

ΔΦ1表示发射端的相位补偿。

ΔΦ2表示接收端的相位补偿。

Δθ发射端与接收端的相位差。

本发明可用于工业自动化控制设备，报警监控系统设备，电表用电量查询控制系统和其它各类设备之间的信息传送。