基於ofdm調製嵌入式寬帶電力載波通信系統的製作方法

2023-06-18 00:59:31 2

基於ofdm調製嵌入式寬帶電力載波通信系統的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種基於OFDM調製嵌入式寬帶電力載波通信系統，屬於電力載波【技術領域】。本發明包括乙太網部件，PLC調製解調部件，載波信號耦合部件，電源適配器部件，上述部件高集成於印製電路板上並依次進行連接。本發明由於採用OFDM調製機制，具有有效克服碼間幹擾，抗幹擾能力強，頻帶利用率高，通信帶寬高，系統的均衡簡單等優點。由於載波系統採用嵌入式結構，同時又具有結構簡單，易於擴展，使用方便，安全可靠等優點效果。
【專利說明】基於OFDM調製嵌入式寬帶電力載波通信系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種基於OFDM調製嵌入式寬帶電力載波通信系統，屬於電力載波【技術領域】。
【背景技術】
[0002]電力載波(Power Line Carrier;簡稱:PLC)是電力系統特有的通信方式。是指以電力線為傳輸媒介，利用載波技術，將通信信號調製到電網中進行高速傳輸，實現電網中各個節點之間傳遞信息的一種通信方式。電力載波通信的最大特點是無需重新架設網絡，具有價格較低，安裝維護簡便，專網通信，易於擴展，透明傳輸等一系列優點。隨著國民經濟的發展和人民生活水平的提高，人們對電力的需求日益增長，對供電的可靠性和供電質量提出了更高的要求，對配電網進行自動化改造是電力系統提高供電可靠性和質量最直接有效的技術手段之一。但在用電設備類型日益豐富，電路中開關電源和無功補償系統等電容性負載日益增多的環境下，信號吸收和突發乾擾大大降低了通信系統的適應性和可靠性，現有電力載波系統對電力線中的噪聲處理效果不理想，抗幹擾能力不強，通訊可靠性不高，通信帶寬也逐漸無法滿足日益增長的信息傳輸要求。

【發明內容】

[0003]為解決上述現有技術中存在的問題，本發明提供一種基於OFDM調製嵌入式寬帶電力載波通信系統。其目的是解決現有電力線載波系統抗幹擾能力不強，通訊速率不高，通訊不可靠的問題。
[0004]本發明解決其技術問題所採用的技術方案是:
基於OFDM調製嵌入式寬帶電力載波通信系統，包括乙太網部件，PLC調製解調部件，載波信號耦合部件，電源適配器部件，上述部件高集成於印製電路板上並依次進行連接。
[0005]所述的PLC調製解調部件包括含寬帶載波晶片和前端信號放大晶片。
[0006]所述的寬帶載波晶片採用MARVELL公司的寬帶載波晶片:DSS950X ;所述的前端信號放大晶片採用MARVELL公司的前端信號放大晶片:DSS7800 ;晶片使用頻率帶寬為2-34MHZ，調製方式採用正交頻分多路復用技術(OFDM)，並設有JTAG接口。
[0007]所述的電源適配器部件與載波信號耦合部件相連接，即可為整個系統供電，又可將通過電力線的載波信號通過載波信號耦合部件耦合傳送至PLC調製解調部件，PLC調製解調部件用於將來自於電力線的信號進行解調還原為網絡信號，通過乙太網部件傳輸至終端設備；反之，並將來自於乙太網部件的網絡信號調製到電力線上傳輸。
[0008]所述的OFDM調製方式是一種多載波調製方式，這種方式將一個載波分為許多個帶寬較窄的次載波，這些次載波相互正交，採用快速傅立葉變換將這些次載波信號進行編碼；次載波頻分器將信號反轉，使之正交，對於η個次載波，每一個次載波的符號速率被載波調製器分為整個符號速率的1/η，這使得調製後符號速率長於多徑延遲從而減少符號間幹擾(ISI)。[0009]所述的載波信號耦合部件為耦合器。
[0010]所述的PLC調製解調部件為電源接口。
[0011 ] 所述的電源接口、電源適配器部件與載波信號耦合部件耦合器依次相連；耦合器與前端信號放大晶片、寬帶載波晶片依次相連；寬帶載波晶片與快閃記憶體、JTAG接口部件、重置系統部件、LED指示燈分別相連；寬帶載波晶片與乙太網部件、乙太網數據接口依次相連；上述晶片及部件高集成於印製電路板上，且電路板四角設有於便寬帶電力載波通信系統與終端設備嵌入式結合的打孔。
[0012]所述的乙太網數據接口接收從終端發送來的數據，再傳輸給乙太網部件，然後通過標準的工業MII接口輸出給寬帶載波晶片，數據在寬帶載波晶片中通過對數據進行串/並轉換、數/模轉換等一系列的處理並調製成為OFDM模擬信號，由前端信號放大晶片進行高頻模擬信號放大以及信號濾波後，發送到耦合器上，最後經耦合器耦合到電源接口連接的電力線上進行傳輸；反過來，一方面電能從電源接口 4注入電源適配器部件，經過交/直流轉換，給予嵌入式寬帶載波通信系統供電；另一方面從電力線接收過來的OFDM模擬信號經電源接口傳輸至耦合器，再依次傳輸至前端信號放大晶片，前端信號放大晶片對其進行相關的操作後傳輸至寬帶載波晶片，寬帶載波晶片對數據進行OFDM解調處理並轉變為數位訊號後傳輸給乙太網部件，乙太網部件最終將信號通過乙太網數據接口送至上位機；同時，寬帶載波晶片與快閃記憶體相連；寬帶載波晶片與JTAG接口相連；寬帶載波晶片與重置系統部件相連；寬帶載波晶片與LED指示燈相連。
[0013]所述的快閃記憶體的型號選用64Mbit。
[0014]本發明的有益效果是:由於採用OFDM調製機制，具有有效克服碼間幹擾，抗幹擾能力強，頻帶利用率高，通信帶寬高，系統的均衡簡單等優點。由於載波系統採用嵌入式結構，同時又具有結構簡單，易於擴展，使用方便，安全可靠等優點效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]下面結合附圖和實施例對本發明進一步詳細的說明。
[0016]圖1是本發明的結構示意圖。
[0017]圖中:寬帶載波晶片1，前端信號放大晶片2，耦合器3，電源接口 4，電源適配器部件5，快閃記憶體6，乙太網部件7，乙太網數據接口 8，JTAG接口部件9，重置系統部件10，LED指示燈11。
【具體實施方式】
[0018]本發明是一種基於OFDM調製嵌入式寬帶電力載波通信系統，包括乙太網部件7，PLC調製解調部件，載波信號耦合部件，電源適配器部件5，上述部件高集成於印製電路板上並依次進行連接。PLC調製解調部件包含寬帶載波通信晶片I和前端信號放大晶片2。
[0019]所述電源適配器部件5與載波信號耦合部件相接，即可為整個系統供電，又可將通過電力線的載波信號通過載波信號耦合部件耦合傳送至PLC調製解調部件，PLC調製解調部件用於將來自於電力線的信號進行解調還原為網絡信號，通過乙太網部件7傳輸至終端設備；反之，並將來自於乙太網部件7的網絡信號調製到電力線上傳輸。
[0020]其中，PLC調製解調部件中寬帶載波晶片I採用MARVELL公司的DSS950X載波晶片，前端信號放大晶片2採用MARVELL公司的DSS7800晶片，晶片使用頻率帶寬2-34MHZ，調製方式採用正交頻分多路復用技術(OFDM)，晶片內部集成可編程的128位AES，256位AES，和3DES硬體加密技術，安全可靠。並設有JTAG接口，方便進行邊界掃描及自我測試。
[0021]OFDM調製方式是一種多載波調製方式，這種方式將一個載波分為許多個帶寬較窄的次載波，這些次載波相互正交，採用快速傅立葉變換將這些次載波信號進行編碼。次載波頻分器將信號反轉，使之正交，對於η個次載波，每一個次載波的符號速率被載波調製器分為整個符號速率的1/η，這使得調製後符號速率長於多徑延遲從而減少符號間幹擾(ISI)。
[0022]下面將結合【專利附圖】

【附圖說明】本發明的【具體實施方式】。如圖1所示:電源接口 4、電源適配器部件5與載波信號耦合部件耦合器3依次相連，耦合器3與前端信號放大晶片2、寬帶載波晶片I依次相連，寬帶載波晶片I與快閃記憶體6、JTAG接口部件9、重置系統部件10、LED指示燈11分別相連，寬帶載波晶片I與乙太網部件7、乙太網數據接口 8依次相連，上述晶片及部件高集成於印製電路板上，且電路板四角設有打孔，方便寬帶電力載波通信系統與終端設備嵌入式結合。
[0023]從終端發送來的數據由乙太網數據接口 8傳輸給乙太網部件7，然後通過標準的工業MII接口輸出給寬帶載波晶片1，數據在寬帶載波晶片I中通過對數據進行串/並轉換、數/模轉換等一系列的處理並調製成為OFDM模擬信號，由前端信號放大晶片2進行高頻模擬信號放大以及信號濾波後，發送到載波信號耦合部件耦合器3上，最後經載波信號耦合部件耦合器3耦合到電源接口 4連接的電力線上進行傳輸。反過來，一方面電能從電源接口 4注入電源適配器部件5，經過交/直流轉換，給予嵌入式寬帶載波通信系統供電；另一方面從電力線接收過來的OFDM模擬信號經電源接口 4傳輸至耦合器3，再依次傳輸至前端信號放大晶片2，前端信號放大晶片2對其進行相關的操作後傳輸至寬帶載波晶片1，寬帶載波晶片I對數據進行OFDM解調處理並轉變為數位訊號後傳輸給乙太網部件7，乙太網部件7最終將信號通過乙太網數據接口 8送至上位機。同時，寬帶載波晶片I與快閃記憶體6相連，便於對數據進行緩存；寬帶載波晶片I與JTAG接口 9相連，便於對系統內部進行調試；寬帶載波晶片I與重置系統部件相連，便於對系統進行手動重置操作；寬帶載波晶片I與LED指示燈11相連，便於對系統狀態進行監測。所述的快閃記憶體6的型號選用64Mbit。
[0024]如上所述，對本發明的實施例進行了詳細的說明，但是只要實質上沒有脫離本發明的發明點及效果可以有很多的變形，這對本領域的技術人員來說是顯而易見的。因此，這樣的變形例也全部包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.基於OFDM調製嵌入式寬帶電力載波通信系統，其特徵是:包括乙太網部件(7)，PLC調製解調部件，載波信號耦合部件，電源適配器部件(5)，上述部件高集成於印製電路板上並依次進行連接。
2.根據權利要求1所述的基於OFDM調製嵌入式寬帶電力載波通信系統，其特徵是:所述的PLC調製解調部件包括含寬帶載波晶片(I)和前端信號放大晶片(2)。
3.根據權利要求2所述的基於OFDM調製嵌入式寬帶電力載波通信系統，其特徵是:所述的寬帶載波晶片(I)採用MARVELL公司的寬帶載波晶片:DSS950X ;所述的前端信號放大晶片(2)採用MARVELL公司的前端信號放大晶片:DSS7800 ;晶片使用頻率帶寬為2-34MHZ，調製方式採用正交頻分多路復用技術(OFDM)，並設有JTAG接口。
4.根據權利要求1所述的基於OFDM調製嵌入式寬帶電力載波通信系統，其特徵是:所述的電源適配器部件(5)與載波信號耦合部件相連接，即可為整個系統供電，又可將通過電力線的載波信號通過載波信號耦合部件耦合傳送至PLC調製解調部件，PLC調製解調部件用於將來自於電力線的信號進行解調還原為網絡信號，通過乙太網部件(7)傳輸至終端設備；反之，並將來自於乙太網部件(7)的網絡信號調製到電力線上傳輸。
5.根據權利要求2所述的基於OFDM調製嵌入式寬帶電力載波通信系統，其特徵是:所述的OFDM調製方式是一種多載波調製方式，這種方式將一個載波分為許多個帶寬較窄的次載波，這些次載波相互正交，採用快速傅立葉變換將這些次載波信號進行編碼；次載波頻分器將信號反轉，使之正交，對於η個次載波，每一個次載波的符號速率被載波調製器分為整個符號速率的1/η，這使得調製後符號速率長於多徑延遲從而減少符號間幹擾(ISI)。
6.根據權利要求1所述的基於OFDM調製嵌入式寬帶電力載波通信系統，其特徵是:所述的載波信號耦合部件為耦合器(3 )。
7.根據權利要求1所述的基於OFDM調製嵌入式寬帶電力載波通信系統，其特徵是:所述的PLC調製解調部件為電源接口(4)。
8.根據權利要求7所述的基於OFDM調製嵌入式寬帶電力載波通信系統，其特徵是:所述的電源接口(4)、電源適配器部件(5)與載波信號耦合部件耦合器(3)依次相連；耦合器(3)與前端信號放大晶片(2)、寬帶載波晶片(I)依次相連；寬帶載波晶片(I)與快閃記憶體(6)、JTAG接口部件(9)、重置系統部件(10)、LED指示燈(11)分別相連；寬帶載波晶片(I)與乙太網部件(7)、乙太網數據接口(8)依次相連；上述晶片及部件高集成於印製電路板上，且電路板四角設有於便寬帶電力載波通信系統與終端設備嵌入式結合的打孔。
9.根據權利要求8所述的基於OFDM調製嵌入式寬帶電力載波通信系統，其特徵是:所述的乙太網數據接口(8)接收從終端發送來的數據，再傳輸給乙太網部件(7)，然後通過標準的工業MII接口輸出給寬帶載波晶片(1)，數據在寬帶載波晶片(I)中通過對數據進行串/並轉換、數/模轉換等一系列的處理並調製成為OFDM模擬信號，由前端信號放大晶片(2)進行高頻模擬信號放大以及信號濾波後，發送到耦合器(3)上，最後經耦合器(3)耦合到電源接口(4)連接的電力線上進行傳輸；反過來，一方面電能從電源接口 4注入電源適配器部件(5)，經過交/直流轉換，給予嵌入式寬帶載波通信系統供電；另一方面從電力線接收過來的OFDM模擬信號經電源接口(4)傳輸至耦合器(3)，再依次傳輸至前端信號放大晶片(2)，前端信號放大晶片(2)對其進行相關的操作後傳輸至寬帶載波晶片(1)，寬帶載波晶片(I)對數據進行OFDM解調處理並轉變為數位訊號後傳輸給乙太網部件(7)，乙太網部件(7)最終將信號通過乙太網數據接口(8)送至上位機；同時，寬帶載波晶片(I)與快閃記憶體(6)相連；寬帶載波晶片(I)與JTAG接口(9)相連；寬帶載波晶片(I)與重置系統部件(10)相連；寬帶載波晶片(I)與LED指示燈(11)相連。
10.根據權利要求8所述的基於OFDM調製嵌入式寬帶電力載波通信系統，其特徵是:所述的快閃記憶體(6)的型號選用64Mbit。
【文檔編號】H04B3/54GK103607223SQ201310617761
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月29日 優先權日:2013年11月29日
【發明者】高強, 耿寶紅, 韓月, 原峰, 代繼成, 李在林, 潘豐厚, 郭佔男, 張建楠, 蔡斌, 劉齊, 李平, 王茂軍, 鍾丹田, 程大偉, 張光明, 劉文強, 王龍飛 申請人:國家電網公司, 國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院, 遼寧東科電力有限公司, 大連易聯科信息技術有限公司