[发明专利]一种电力线载波窄带信号传输特性调整方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及电力线传输领域，具体是指一种电力线载波窄带信号传输特性调整方法及装置，尤其涉及一种基于FPGA的电力线载波窄带信号传输特性调整方法及装置。

背景技术

电力线载波通信是用电力线作传输媒介的载波通信，不需另外架设通信线路，电力线结构坚固，作为通信媒介使用可靠性很高。电力线载波通信是电力部门特有的一种通信方式，特别适用于以电力系统各发电厂、变电所和开关站为对象的电力系统调度电话、远动及在被保护的电力线路两端间传送保护信号的远方保护系统。

目前，低压电力线窄带通信已经成为电力用户用电信息采集系统主要的本地通信手段，大约占据了用电信息采集系统本地信道的主要份额。随着技术的进步，低压电力线载波通信技术正从窄带点对点数据传输向宽带组网通信的方向发展。由于电力线原本是设计为用电设备传送电能的，具有阻抗匹配性差、噪声干扰不可预测、信号衰减强烈、信道特性时变性高等特点，给电力线载波通信技术的研究带来了诸多困难，因此需要在深入分析通信环境和信道模型的基础上，根据电力线载波通信信道的信号传输特性，建立低压电力线载波通信信道的模拟试验系统，实现对低压电力线载波通信信道的多径、衰减、相位偏移和频率变化特性的模拟。

目前国内外对于低压电力线载波通信信道模拟方面的研究基本处于初期阶段，没有形成统一的信道模拟标准，已有的信道模拟系统基本是基于分离式仪器搭建，设备造价高昂，体积庞大，操作复杂，但是由于各类仪器并非专门为载波通信信道模拟设计，功能指标浪费较为严重，组合以后只能对部分通信性能进行简单的模拟，模拟过程中也无法有效模拟信道的频率响应特性，效果并不理想。

现有信道模拟方案的设计思路是无源的阻容元件为主，利用计算机控制的继电组，模拟不同的典型现场条件，实现对低压电力线载波通信信道输入阻抗特性、传输衰减特性和干扰噪声特性的模拟，主要组成设备包括计算机通信系统、程控衰减器、程控噪声模拟器、程控阻抗模拟器、频谱仪、示波器、人工电源网络、净化电源、工控机以及测控软件。该信道模拟方法利用隔离变压器和人工电源网络实现与市电网络的净化隔离，同时利用衰减很小的传输导线搭建一条较为干净的窄带载波通信模拟信道，通过在模拟信道上串联专用的程控衰减设备来模拟信道衰减特性的变化，通过在模拟信道上串联程控滤波器设备来模拟信道频率响应特性的变化，通过任意波形发生器、功率放大器和噪声注入单元来模拟信道上的噪声影响，通过电力线负载阻抗模拟网络来模拟信道的阻抗特性变化。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术中至少存在如下不足：

现有的信道模拟方式存在着仪器设备种类较多，造价高昂，体积庞大，操作复杂的缺点，同时由于所采用的仪器设备并非专门为低压电力线载波通信信道特性的模拟而设计，仪器设备功能指标浪费较为严重，在模拟信道上串联组合以后也只能对部分通信性能进行简单的模拟，系统性较差，因此限制了这种信道模拟方式效果。

发明内容

本发明实施例提供一种电力线载波窄带信号传输特性调整方法，包括：采集电力线载波窄带通信信道测试电路中的模拟载波信号，并经过A/D转换生成对应的数字载波信号；根据设定的模拟路径长度和电力线衰减参数对所述的数字载波信号进行信号复制，生成多路多径传输信号；根据设定的频率响应系数对所述的多径传输信号的每一路信号进行频域变化，生成多路频率响应信号；根据设定的初始相位和模拟路径长度对所述多路频率响应信号进行相位时延，生成多路相位时延信号；根据设定的每条路径的加权系数对所述的多路相位时延信号进行加权叠加，合并成一路传输特性调整信号；将所述的传输特性调整信号进行D/A转换后生成特性调整模拟信号，并耦合回到电力线载波窄带通信信道测试电路。

本发明实施例还提供一种电力线载波窄带信号传输特性调整装置，其特征在于，包括：A/D转换器，用于采集电力线载波窄带通信信道测试电路中的模拟载波信号，并经过A/D转换生成对应的数字载波信号；信号复制模块，用于根据设定的模拟路径长度和电力线衰减参数对所述的数字载波信号进行信号复制，生成多路多径传输信号；频域变化模块，用于根据设定的频率响应系数对所述的多径传输信号的每一路信号进行频域变化，生成多路频率响应信号；相位时延模块，用于根据设定的初始相位和模拟路径长度对所述多路频率响应信号进行相位时延，生成多路相位时延信号；加权叠加模块，用于根据设定的每条路径的加权系数对所述的多路相位时延信号进行加权叠加，合并成一路传输特性调整信号；D/A转换器，用于将所述的传输特性调整信号进行D/A转换后生成特性调整模拟信号，并耦合回到电力线载波窄带通信信道测试电路。