[实用新型]一种基于电力线网络阻抗动态特性的载波通信系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力线载波通信领域，具体是一种基于电力线网络阻抗动态特性的载波通信系统。

背景技术

近年来智能电网迅猛发展，对电力公司与各终端用户间的实时、双向通信的要求越来越强。基于低压电力线的载波通信技术由于设计和运行成本低廉已被电力公司选为主要通信方式。然而目前整体电力线载波通信技术水平尚无法达到支持电力公司与终端用户间的实时、可靠、双向通信。这主要是由于电网的主要功能是传输工频电能量，低压电力线网络拓扑结构异常复杂，电力线网络阻抗随通信频率、距离和用户负载的投切等变化非常明显，这使得载波通信信号在传输过程中存在着复杂的反射和透射现象，影响信号的实际发射功率和接收信号强度；另外诸多用电设备在使用中产生了各种电磁干扰，又使得载波信号的有效接收收到进一步影响。

诸多专家和学者在此领域进行了很多研究和改进，主要包括：

通过对窄带载波通信方式进行直序扩频【如CN102832963A】，可有效衰减接收侧非相关性干扰噪声，但却使传输速度大大降低。而且对于阻抗不匹配引起的信号发射和接收问题，扩频技术无法解决。

采用多载波通信技术【如102835181A】，即信号通过多路载波频率独立调制发送，当某个信道的信号无法被接收，其它信道可以使用。但它不但对发射和接收电路要求高，对发射功率的要求也大，频谱空间利用率也很低；另外它对抗白噪声等电磁干扰能力有限。而如在此基础上对每一载波频率叠加扩频技术，则不但对频带的占有非常大，方案成本也更高。采用正交分频技术（OFDM），即在多载波的基础上各载波相位相互正交，频谱可以互相重叠；这样调制后不但减少了各子载波相互干扰，而且也提高了频谱利用率。但在多载波中发现的挑战，在这里也无法得到很好解决。

专利CN102621386A公开了利用对电网的阻抗特性进行各类测量和分析，并利用网络阻抗的评估结果对载波通信网络的组网和路由算法进行优化；但由于电力线网络阻抗随着用电设备的投切而变化，此类静态路由组网图无法模拟现场实际状况，也无法确保现场的实时通信成功率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于电力线网络阻抗动态特性的载波通信系统及方法，通过对电力线载波收发节点网络阻抗的动态检测和实时匹配，及组网路由拓扑的智能优化，来提高载波通信一次成功率和通信速度，同时对通信频带的实际占有率低，发射和接收电路较简单，发射功率较小。

本实用新型采用的技术方案是：

一种基于电力线网络阻抗动态特性的载波通信系统，包括集中器和多个载波终端，所述集中器通过低压电力线与多个载波终端连接，所述载波终端包括发送电路单元和接收电路单元，所述发送电路单元包括功率放大及阻抗调整电路、调制数模转换及预放大电路，所述接收电路单元包括预放大及滤波电路、解调及模数转换电路，所述载波终端还包括DSP及CPU电路单元、隔离耦合及保护单元，所述DSP及CPU电路单元对发送电路单元和接收电路单元同步控制。

所述发送电路单元的功率放大及阻抗调整电路包括三个相同的控制单元，其中第一个控制单元包括：电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C11、电容C12、二极管D11、二极管D12、三极管Q11、三极管Q12、三极管Q13和三极管Q14，Vin-r连接三极管Q11的基极，Vin-r和电阻R11均通过电阻R12接地，Vdr-r通过电阻R11连接三极管Q11的基极，Vdr-r通过电阻R13分别连接三极管Q11的集电极和三极管Q12的基极，三极管Q11的发射极通过电阻R14连接电容C11，电容C11接地，三极管Q11的发射极通过电阻R15连接三极管Q14的发射极，三极管Q14的发射极与集电极间连接有二极管D12，三极管Q14的集电极接地，Vcc-p连接三极管Q13的集电极，三极管Q13的发射极与集电极间连接有二极管D11，三极管Q13的发射极连接有电阻R15与三极管Q14的发射极，Vdr-r连接三极管Q12的发射极，三极管Q12的基极和集电极间连接有电容C12，三极管Q12的集电极连接三极管Q13的基极，三极管Q12的集电极依次通过二极管D13、电阻R16接地。