村級電力線多媒體信息網的製作方法

2023-05-26 21:07:36 1

專利名稱：村級電力線多媒體信息網的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種有線通信技術，特別是涉及一種村級電力線多媒體信息網。
背景技術：
應用低壓電力線路開通電力線載波對講電話早已存在，電力線通信無需再次鋪設線路，成本低，實施快，是一種非常有發展前途的通信方式。上世紀70年代初，本人發明了「電力線復用電話網系統」，其技術已經落後，頻帶很窄，不能傳輸數字電話、廣播電視及寬帶計算機上網。特別是很多農村的電力線不規範，特別是入戶電力線更不規範，直接影響了電力線通信在農村中的推廣。

發明內容
為彌補上述不足，本發明提供一種適合農村使用的電力線寬帶多媒體傳送系統。
本發明村級電力線多媒體信息網，包括電力線、多媒體信息站、用戶電話機、電視機、收音機，所述多媒體信息站連接一套村站多媒體收發裝置，所述村站多媒體收發裝置通過加載隔離網絡的電容連接所述電力線的三相和零線，所述電力線經加載隔離網絡的電感聯結變壓器，所述電力線的一相和零線經入戶隔離網絡的電容連接用戶多媒體收發裝置，經所述入戶隔離網絡的電感連接到用戶電器電源，所述用戶多媒體收發裝置分別連接用戶電話機、電視機、收音機和電腦。
本發明村級電力線多媒體信息網，所述村站多媒體收發裝置包含交換網和程序控制器，一個變壓器中繼器、一個鄉鎮級多媒體站聯網中繼器、一個電話交換機中繼器，所述多媒體信息站分別連接到所述交換網，所述交換網通過一個電力線載波數據機連接所述加載隔離網絡的電容，所述程序控制單元分別連接所述交換網、多媒體信息站、變壓器中繼器、鄉鎮級多媒體站聯網中繼器和電話交換機中繼器，所述用戶多媒體收發裝置包含一個電力線載波數據機，其輸入連接入戶隔離網絡的電容，其輸出分別連接用戶電視機、電話機、收音機和計算機。
本發明村級電力線多媒體信息網，所述電力線數據機中下行高頻寬帶信道的信號送入一個中高頻多路載波解制器及分路器，經解調分路後分別輸出電視信號、廣播信號、電話信號，計算機數據，其中計算機數據送入寬帶MODEM，再次解調後輸出計算機數據流送入用戶計算機，用戶計算機發出的數據流經寬帶MODEM調製後送入一個高中頻多路載波調製器及合路器，所述用戶電話發出的信號也送入該高中頻多路調製器及合路器，經該高中頻多路調製器及合路器合路調製後作為上行高頻寬帶信道發出。
本發明村級電力線多媒體信息網，所述電力線數據機中下行高頻寬帶信道的數據載波送入一個高中頻載波解調器及寬帶MODEM解調器，該高中頻載波解調器及寬帶MODEM解調器連接ATM解幀分路緩衝存儲器，該ATM解幀分路緩衝存儲器將接收的解調數據分幀重組，分別輸出電視數據流、廣播數據流、電話數據流和計算機數據流，分別送至用戶電視機、收音機、電話和計算機，計算機和電話發出的數據送至ATM合路組幀緩衝存儲器，經數據重組合幀後送入寬帶MODEM調製器及中高頻載波調製器調製後作為上行高頻寬帶信道發出。
本發明村級電力線多媒體信息網，所述電力線入戶採用用絕緣子等距間隔的標準化入戶電路。
本發明村級電力線多媒體信息網，所述用戶電力線經隔離電感入戶，所述隔離電感上端經輸入隔離電容連接一戶外高頻數據機，所述戶外高頻數據機經輸出隔離電容連接所述隔離電感下端。
本發明村級電力線多媒體信息網，所述戶外高頻數據機有外接耦合器，所述外接耦合器的輸入線圈連接輸入隔離電容，輸出線圈經2/4變換器1和2/4變換器2分別連接上型高頻傳輸單元和下行高頻傳輸單元，所述上型高頻傳輸單元和下行高頻傳輸單元經2/4變換器3和高頻帶通濾波器連接入戶耦合器的第一輸入線圈，2/4變換器1還經高頻放大射隨器連接帶通濾波器U1、U2……Un，所述帶通濾波器U1、U2……Un依次連接繼電器J1、J2……Jn，所述繼電器觸點統一連接下行高頻寬帶信息解調器和高頻載波提取電路，所述高頻載波提取電路的輸出連接所述下行高頻寬帶信息解調器，所述下行高頻寬帶信息解調器的輸出經中頻寬帶濾波器及放大器連接入戶耦合器的第二輸入線圈，所述入戶耦合器的輸出線圈連接所述隔離電容，所述入戶耦合器的第三輸入線圈的一段敬意放大器及窄帶帶通濾波器連接一n進位解碼器及繼電器控制電路，該n進位解碼器及繼電器控制電路連接所述繼電器J1、J2……Jn。
本發明村級電力線多媒體信息網，所述戶外高頻數據機有外接耦合器，所述外接耦合器的輸入線圈連接輸入隔離電容，輸出線圈經2/4變換器1和2/4變換器2分別連接上型高頻傳輸單元和下行高頻傳輸單元，所述上型高頻傳輸單元和下行高頻傳輸單元經2/4變換器3和高頻帶通濾波器連接入戶耦合器的第一輸入線圈，2/4變換器1還連接高頻寬帶濾波器和高頻窄帶濾波器，所述高頻寬帶濾波器經放大射隨器連接下行高頻寬帶解調器，所述高頻窄帶濾波器經自動調節放大器和射隨器連接所述高頻寬帶解調器，所述高頻寬帶解調器還經中頻寬帶濾波及放大器連接所述入戶耦合器的第二輸入線圈，所述入戶耦合器的輸出線圈連接所述輸出隔離電容。
本發明村級電力線多媒體信息網採用多路調製，頻帶很寬，可以容納電視、廣播、電腦上網和電話，同時可以數模兼容，也可以實現純數位化，較好地解決了農村中實現電力線多媒體聯網的技術難點，能夠高質量地傳送電視、廣播、電話和計算機信息，同時初建成本較低，維護費用低，數模兼容網更是當前農村易於實現的，並且擴展升級容易，是一個極有前途的農村電力線聯網系統。


圖1是本發明村級電力線多媒體信息網的示意圖；圖2是本發明村級電力線多媒體信息網數模兼容電力線載波體制解調器示意圖；圖3是本發明村級電力線多媒體信息網數字電力線載波體制解調器示意圖；圖4是本發明村級電力線多媒體信息網入戶方案一的示意圖；圖5是本發明村級電力線多媒體信息網用戶外數模兼容高頻調製解器的入戶方案的示意圖；圖6是本發明村級電力線多媒體信息網用戶外數字高頻調製解器的入戶方案的示意圖。
具體實施例方式
為進一步闡述本發明，下面結合實施例作更詳盡的介紹。
參照說明書附圖，圖1是村級低壓電力線路多媒體傳輸系統示意圖；圖中10KV/220V變壓器通過一組加載隔離網絡中的電感連接到三相電力線A、B、C及O線上，三相電力線中的每一相A(或B或C)和O線構成一條220V供電線路，A-O，B-O，C-O組成三組220V/50HZ低壓電力線路，它們分別接入各個用戶。鄉村中的低壓電力線路通常為架空絕緣導線，通常分為下述三段，包括設於街上的低壓電力線路、設在巷內的低壓電力線路、入戶低壓電力線路，通常其接入不規範。
電力線A、B、C、O通過加載隔離網絡中的電容連接到村站多媒體收發裝置，該村站多媒體收發裝置連接多媒體信息站。村站多媒體收發裝置包括電力線數據機、交換網以及變壓器中繼器、鄉鎮級多媒體站聯網中繼器、電話交換機中繼器，其中電力線數據機連接到交換網，交換網分別連接變壓器中繼器、鄉鎮級多媒體站聯網中繼器、電話交換機中繼器和多媒體信息站；交換網，由多個模擬開關陣列集成電路組成，例如用MT8816型8×16模擬開關陣列電路，其開關帶寬為45MHZ。對於多媒體信息，交換網可以用頻分制、空分制方法建立多組交換網，分別供各種媒體信息交換聯接。其工作由程序控制單元控制。10是程控交換機的程序控制單元，其組成核心由中央處理機CPU，及可擦可編程只讀存儲器EPROM，隨機存取存儲器RAM，外設地址解碼器，時鐘，數據總線及地址總線等構成；其軟硬體聯合運行工作，完成本交換網的全部相關單元的工作任務。村站多媒體信息站，包括廣播電視站、計算機數據網站及站內電話機等；鄉鎮級多媒體信息站聯網中繼器通過光纜傳輸設備或網際網路與遠程信息網相聯；電話交換機中繼器用以建立村級多媒體傳送網中的電話通信和普通的電話通信線路的連接；變壓器中繼器可以通過中壓電力線路傳輸設備和其他電力線信息系統連接。
用戶端有一個兩相的入戶隔離網絡，其中電感和電容的共接端連接到入戶低壓電力線路上，兩個電感的另一端連接到用戶電器電源上，構成基本供電電路；兩個電容的另一端連接到用戶多媒體收發裝置上。用戶多媒體收發裝置中包含一個電力線載波數據機，其輸入連接到入戶隔離網絡的電容上，其輸出分別連接用戶電視機、收音機、電話機和計算機。
本村級電力線多媒體信息網可以做成數字網，也可以做成數模兼容網。數字網使用數字式電力線載波數據機和數字式電視電視系統、數字式廣播系統和數字式電話系統；數模兼容網使用數模兼容電力線數據機和模擬電視系統、模擬廣播系統、模擬電話系統和標準計算機網絡系統。數字網佔用頻帶更窄、但是設備複雜程度更高；數模兼容網佔用頻帶更寬，但是設備比較，為當前首選。
圖2是數模兼容式村級電力線多媒體信息網中數模兼容的電力線載波數據機示意圖，其原理先用不同頻率的載波對電視信號、廣播信號、電話信號、計算機信號進行調製，然後再調製到一個頻率更高、頻帶更寬的載波上進行傳輸。電力線載波數據機中有一個中高頻多路載波解調器及分路器，接收下行高頻寬帶信道來的載波信號，進行解調分路後分別輸出模擬電視信號、模擬廣播信號和模擬電話信號，解調分路出的計算機數據流送入寬帶MODEM，再次解調後輸到計算機；數模兼容電力線數據機中還有一個高中頻多路載波調製器及合路器，負責把電話機送來的電話信號和寬帶MODEM送來的計算機數據流合成調製到載波上後作為上行高頻寬帶信道上傳。上行高頻寬帶信道和下行高頻寬帶信道載波頻率不同。
顯然上行下行高頻寬帶信道不必等寬，下行信道中包括電視、廣播、電話和計算機四路信號，而上行信道中只有電話和計算機信號。當然在村站多媒體收發裝置中使用的電力線載波數據機則應擁有更寬的上下行信道。
圖3是數字式村級電力線多媒體信息網中數字式電力線載波數據機的示意圖。對於純數位訊號是採用壓縮打包分幀載波傳送，接收解調以後根據各幀的標定數據進行區分重組不同設備所需的數據流。數字式電力線載波數據機的下行信道包含高中頻載波解調器及寬帶MODEM解調器、ATM解幀分路緩衝存儲器，前者對接收的載波信號進行解調，後者對解調出的數據包進行解包分幀重組，重組後的數據按不同設備輸出，如電視數據流、廣播數據流、電話數據流、計算機數據流，分送到電視機、收音機、電話機和計算機。要注意，此時需要使用數位電視機、數字收音機和數字式電話機，如果不是的話則需要配上相應的數位電視圖像解調器、數字廣播解調器和數字電話解調器。對於計算機和電話機送出的信息，則線在ATM合路組幀緩衝器中組幀打包，然後送至寬帶MODEM調製器及中高頻載波調製器中調製到載波上，作為上行高頻寬帶信道送出。
數字網比數模兼容網佔用頻帶更窄，多媒體數字信息速率，例如數字電話為64Kb/s；壓縮編碼數位電視圖像速率為20Mb/s；電視數字伴音及數字廣播速率均為256Kb/s；計算機數據寬帶速率為9.6Mb/s，它們合計為30.176Mb/s。ATM要求其輸入速率應為8比特的整倍數。經過ATM異步組幀，其輸出速率提高(53/48)。寬帶Modem採用前向糾錯多進位正交調製(星座編碼)，其輸出速率再提高n/(n-1)，式中n為星座編碼位數。例如n＝10，上例一個多媒體用戶下行信道線路速率應為(530/432)×30.176Mb/s。一個用戶多媒體數字信息上行傳輸速率，例如計算機上行速率為640Kb/s，數字電話速率64Kb/s，數位電視、數字廣播互動信息各為64Kb/s；上行信息總速率為832Kb/s；線路信道傳輸信息速率提高算法同上。可算出數字式信息比模擬式信息佔用線路傳輸信道頻譜帶寬約小一半。
一般街上及巷內的低壓電力線路架設較規範、傳輸條件佳，有可能傳輸多媒體多路寬帶信息；但是接入用戶的低壓電力線路難能傳輸超寬帶高頻信息。為了解決此難題，本發明研究出兩種方法來提高接入用戶低壓電力線路傳輸高頻信息的實際頻譜帶寬。
圖4-是提高低壓電力線路傳輸寬帶信息能力技術方法之一。街上或巷內低壓電力線路通過是標準化入戶線路入戶，在該段入戶線路上，用空心橫豎絕緣子，將兩根導線固定為和巷內電力線路等寬的距離，連接到入戶隔離網絡，分送到用戶電源和用戶多媒體收發裝置。規範了入戶電路，就能夠提高電力線傳輸寬帶信息的能力。
提高入戶低壓電力線路傳輸寬帶信息能力技術方法之二是將電力線載波數據機中的下行高頻寬帶信息解調器及上行高頻窄帶信息傳輸單元、下行高頻窄帶信息傳輸單元等部分設備做成一個戶外高頻數據機安放在戶外，例如固定在巷內低壓電線桿上或窗外，對傳送的載波信號放大和解調後再傳送。戶外高頻數據機可以做成數模兼容式，也可以做成數字式。其連接方式是在入戶電力線上設一個雙п型隔離網絡，其中電感串在入戶電力線上，上端的輸入隔離電容連接到戶外高頻數據機的外接耦合器初級，下端的輸出隔離電容連接到戶外高頻數據機的入戶耦合器的次級。入戶電力線再通過入戶隔離網絡連接無高頻數據機的用戶多媒體收發裝置。
圖5是數模兼容式戶外數據機的示意圖。外接耦合器的次級連接到2/4變換器(亦稱差分變量器)1，2/4變換器1通過2/4變換器2分接上行信息高頻傳輸單元和下行信息高頻傳輸單元，這兩個傳輸單元經2/4變換器3、高頻帶通濾波器連接到入戶耦合器的第一初級；2/4變換器1還連接高頻放大器射隨器，高頻放大器射隨器連接一組帶通濾波器U1、U2……Un，這些帶通濾波器依次連接一組繼電器J1、J2……Jn，繼電器J1、J2……Jn共同連接下行高頻寬帶信息解調器和高頻載頻信號提取電路，高頻載波信號提取電路提取的載頻頻率送入下行高頻寬帶信息解調器，對其中的高頻信號解調，解調後的信號經中頻寬帶濾波器及放大器放大後送至入戶耦合器的第二初級；入戶耦合器還有第三初級，其信號經放大器及低通窄帶濾波器放大後送至n進位解碼器及繼電器控制電路，這是一個由用戶多媒體收發裝置發來的選臺信號通路，供用戶遠距離選擇電視頻道和廣播頻道使用。
圖6是數字式戶外數據機的示意圖。和上例不同的是入戶耦合器沒有第三初級，不設解碼選臺電路，從2/4變換器1送出的信號一路直接經高頻寬帶濾波器、放大器射隨器送至下行高頻寬帶解調器，另一路經高頻窄帶濾波器、自動調節放大器、射隨器提取出載頻信號，送入下行高頻寬帶解調器對載波信號進行解調，解調後的中頻信號經中頻寬帶濾波器及放大器濾波放大後送至入戶耦合器的第二初級。
在數字網中，很容易實現互動，只要選用具有互動功能終端設備，就可以實現村站與用戶的互動，甚至用戶和遠程電視臺、廣播電臺的互動。
本發明較好地解決了農村中實現電力線多媒體聯網的技術難點，能夠高質量地傳送電視、廣播、電話和計算機信息，同時初建成本較低，維護費用低，數模兼容網更是當前農村易於實現的，並且擴展升級容易，是一個極有前途的農村電力線聯網系統。
權利要求
1.一種村級電力線多媒體信息網，包括電力線、多媒體信息站、用戶電話機、電視機、收音機，其特徵在於所述多媒體信息站連接一套村站多媒體收發裝置，所述村站多媒體收發裝置通過加載隔離網絡的電容連接所述電力線的三相和零線，所述電力線經加載隔離網絡的電感聯結變壓器，所述電力線的一相和零線經入戶隔離網絡的電容連接用戶多媒體收發裝置，經所述入戶隔離網絡的電感連接到用戶電器電源，所述用戶多媒體收發裝置分別連接用戶電話機、電視機、收音機和電腦。
2.根據權利要求1的村級電力線多媒體信息網，其特徵在於所述村站多媒體收發裝置包含交換網和程序控制器，一個變壓器中繼器、一個鄉鎮級多媒體站聯網中繼器、一個電話交換機中繼器，所述多媒體信息站分別連接到所述交換網，所述交換網通過一個電力線載波數據機連接所述加載隔離網絡的電容，所述程序控制單元分別連接所述交換網、多媒體信息站、變壓器中繼器、鄉鎮級多媒體站聯網中繼器和電話交換機中繼器，所述用戶多媒體收發裝置包含一個電力線載波數據機，其輸入連接入戶隔離網絡的電容，其輸出分別連接用戶電視機、電話機、收音機和計算機。
3.根據權利要求2的村級電力線多媒體信息網，其特徵在於所述電力線數據機中下行高頻寬帶信道的信號送入一個中高頻多路載波解制器及分路器，經解調分路後分別輸出電視信號、廣播信號、電話信號，計算機數據，其中計算機數據送入寬帶MODEM，再次解調後輸出計算機數據流送入用戶計算機，用戶計算機發出的數據流經寬帶MODEM調製後送入一個高中頻多路載波調製器及合路器，所述用戶電話發出的信號也送入該高中頻多路調製器及合路器，經該高中頻多路調製器及合路器合路調製後作為上行高頻寬帶信道發出。
4.根據權利要求2的村級電力線多媒體信息網，其特徵在於所述電力線數據機中下行高頻寬帶信道的數據載波送入一個高中頻載波解調器及寬帶MODEM解調器，該高中頻載波解調器及寬帶MODEM解調器連接ATM解幀分路緩衝存儲器，該ATM解幀分路緩衝存儲器將接收的解調數據分幀重組，分別輸出電視數據流、廣播數據流、電話數據流和計算機數據流，分別送至用戶電視機、收音機、電話和計算機，計算機和電話發出的數據送至ATM合路組幀緩衝存儲器，經數據重組合幀後送入寬帶MODEM調製器及中高頻載波調製器調製後作為上行高頻寬帶信道發出。
5.根據權利要求3或4的村級電力線多媒體信息網，其特徵在於所述電力線入戶採用用絕緣子等距間隔的標準化入戶電路。
6.根據權利要求3或4級電力線多媒體傳送系統，其特徵在於所述用戶電力線經隔離電感入戶，所述隔離電感上端經輸入隔離電容連接一戶外高頻數據機，所述戶外高頻數據機經輸出隔離電容連接所述隔離電感下端。
7.根據權利要求6的村級電力線多媒體信息網，其特徵在於所述戶外高頻數據機有外接耦合器，所述外接耦合器的輸入線圈連接輸入隔離電容，輸出線圈經2/4變換器1和2/4變換器2分別連接上型高頻傳輸單元和下行高頻傳輸單元，所述上型高頻傳輸單元和下行高頻傳輸單元經2/4變換器3和高頻帶通濾波器連接入戶耦合器的第一輸入線圈，2/4變換器1還經高頻放大射隨器連接帶通濾波器U1、U2……Un，所述帶通濾波器U1、U2……Un依次連接繼電器J1、J2……Jn，所述繼電器觸點統一連接下行高頻寬帶信息解調器和高頻載波提取電路，所述高頻載波提取電路的輸出連接所述下行高頻寬帶信息解調器，所述下行高頻寬帶信息解調器的輸出經中頻寬帶濾波器及放大器連接入戶耦合器的第二輸入線圈，所述入戶耦合器的輸出線圈連接所述隔離電容，所述入戶耦合器的第三輸入線圈的一段敬意放大器及窄帶帶通濾波器連接一n進位解碼器及繼電器控制電路，該n進位解碼器及繼電器控制電路連接所述繼電器J1、J2……Jn。
8.根據權利要求6的村級電力線多媒體信息網，其特徵在於所述戶外高頻數據機有外接耦合器，所述外接耦合器的輸入線圈連接輸入隔離電容，輸出線圈經2/4變換器1和2/4變換器2分別連接上型高頻傳輸單元和下行高頻傳輸單元，所述上型高頻傳輸單元和下行高頻傳輸單元經2/4變換器3和高頻帶通濾波器連接入戶耦合器的第一輸入線圈，2/4變換器1還連接高頻寬帶濾波器和高頻窄帶濾波器，所述高頻寬帶濾波器經放大射隨器連接下行高頻寬帶解調器，所述高頻窄帶濾波器經自動調節放大器和射隨器連接所述高頻寬帶解調器，所述高頻寬帶解調器還經中頻寬帶濾波及放大器連接所述入戶耦合器的第二輸入線圈，所述入戶耦合器的輸出線圈連接所述輸出隔離電容。
全文摘要
一種村級電力線多媒體信息網，村級多媒體信息站連接含電力線載波數據機的村站多媒體收發裝置，通過隔離網絡的電容連接電力線，電力線通過隔離網絡的電容連接用戶多媒體收發裝置，電力線載波採用標準化入戶電路或戶外高頻數據機入戶，經入戶隔離網絡的電容連接到含電力線載波數據機的用戶多媒體收發裝置，在保障供電的同時，採用多路寬帶調製，可以容納電視、廣播、電腦上網和電話，信息網為數模兼容或數字式，較好地解決了農村中實現電力線多媒體聯網的技術難點，能夠高質量地傳送電視、廣播、電話和計算機信息，同時初建成本較低，維護費用低，並且擴展升級容易，是一個極有前途的農村電力線聯網系統。
文檔編號H04B3/54GK1874174SQ20061008686
公開日2006年12月6日 申請日期2006年6月21日 優先權日2006年6月21日
發明者張會庭 申請人:張會庭