专利名称：一种基于电力线通信的协同组网系统及通信方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于电力线通信的协同组网系统及通信方法。
背景技术：
常用的上网方式有三种利用电话线的拨号方式、利用有线电视线路的电缆调制解调器(CM，Cable Modem)方式和利用双绞线的以太网方式。这些上网方式的实现都需要特制的调制解调器和接入端口，成本高且不方便。随着电力线通信技术的不断成熟完善，其能为用户提供4. 5 45Mbps的高速网络接入速度，可以用来浏览网页、拨打电话和观看在线电影等，以此实现数据、语音、视频以及 电力于一体的四网合一。电力线通信全称是电力线载波(PLC,Power Line Carrier)通信，是指利用高压电力线、中压电力线或低压配电线作为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种特殊通信方式。发明人在实现本发明的过程中发现，虽然电力线通信技术不断成熟完善，但是，由于电力线信道中存在大量强噪声致使信号衰减严重，并且电力线信道上还存在多径效应所产生的频率选择性衰落和线损造成的大尺度衰落，同时电力线信道存在各种强干扰，这使得现有的电力线通信系统存在传输效率低、可靠性低以及性能不稳定的问题。
发明内容
本发明提供了一种基于电力线通信的协同组网系统及通信方法，用以解决现有的电力线通信系统传输效率低、可靠性低以及性能不稳定的问题，其技术方案如下一种基于电力线通信的协同组网系统，包括电力线网络、发送装置和接收装置，其中，所述发送装置包括至少两个通过电力线链路连接的电力线载波PLC调制解调器；当所述发送装置中发送信号的PLC调制解调器与所述接收装置之间的电力线信道不是最优信道时，所述发送信号的PLC调制解调器通过无线链路将信号传输至与所述接收装置之间电力线信道优于其自身与所述接收装置之间电力线信道的PLC调制解调器，该PLC调制解调器将信号通过所述电力线网络传输至所述接收装置。优选的，所述接收装置包括至少两个通过电力线链路连接的PLC调制解调器；所述接收装置中的PLC调制解调器接收所述信号；如果所述接收装置中接收信号的PLC调制解调器不是目标PLC调制解调器，则所述接收信号的PLC调制解调器将接收的信号通过无线链路传输至目标PLC调制解调器，其中，所述目标PLC调制解调器为所述接收装置中除接收信号的PLC调制解调器外的一个PLC调制解调器。 所述发送装置中的每个PLC调制解调器均包括电力线耦合单元、PLC处理单元和无线接口 ；所述PLC处理单元接收用户终端传输来的信号，并对接收的信号进行编码调制，将编码调制后的信号通过所述电力线网络传输至所述接收装置，或者，将编码调制后的信号通过所述无线接口输出，经无线链路传输至另一个PLC调制解调器，该PLC调制解调器将编码调制后的信号通过所述电力线网络传输至所述接收装置。所述无线接口为蓝牙接口、无线局域网WLAN接口，或者，无线网格网络MESH接口。所述电力线网络为低压电力线网络、中压电力线网络或者高压电力线网络。一种通信方法，应用于包括电力线网络、发送装置和接收装置的通信系统，其中所述发送装置包括至少两个通过电力线链路连接的PLC调制解调器，该方法包括当所述发送装置中发送信号的PLC调制解调器与所述接收装置之间的电力线信 道不是最优信道时，所述发送信号的PLC调制解调器通过无线链路将信号传输至与所述接收装置之间的电力线信道优于其自身与所述接收装置之间电力信道的PLC调制解调器，该PLC调制解调器将信号通过所述电力线网络传输至所述接收装置。本发明提供的基于电力线通信的协同组网系统及通信方法，将发送装置中的多个PLC调制解调器通过电力线链路连接起来，同时结合无线通信技术，使各个PLC调制解调器之间可以通过无线链路进行信息交互，电力线通信与无线通信的结合确保了各个PLC调制解调器信息的可靠、有效传输，提高了电力线通信系统的可靠性与有效性。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图I为本发明实施例提供的基于电力线通信的协同组网系统的结构示意图；图2为本发明实施例一提供的基于电力线通信的协同组网系统的结构示意图；图3为本发明实施例一提供的PLC调制解调器的结构示意图；图4为本发明实施例二提供的基于电力线通信的协同组网系统的结构示意图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明实施例提供了一种基于电力线通信的协同组网系统，图I为该系统的结构示意图，该系统可以包括发送装置I、接收装置2和电力线网络3。其中，发送装置I包括至少两个通过电力线链路连接的PLC调制解调器。当发送装置I中发送信号的PLC调制解调器与接收装置2之间的电力线信道不是最优信道时，发送信号的PLC调制解调器通过无线链路将信号传输至与接收装置2之间的电力线信道优于其自身与接收装置2之间信道的PLC调制解调器，该PLC调制解调器将信号通过电力线网络3传输至接收装置2。本发明实施例还提供了一种通信方法，应用于包括发送装置、接收装置和电力线网络的通信系统，其中，发送装置包括至少两个通过电力线链路连接的PLC调制解调器，该方法可以包括当发送装置中发送信号的PLC调制解调器与接收装置之间的电力线信道不是最优信道时，发送信号的PLC调制解调器通过无线链路将信号传输至与接收装置之间电力线信道优于其自身与接收装置之间电力线信道的PLC调制解调器，该PLC调制解调器将信号通过电力线网络传输至接收装置。本发明提供的基于电力线通信的协同组网系统及通信方法，将发送装置中的多个PLC调制解调器通过电力线链路连接起来，同时结合无线通信技术，使各个PLC调制解调器之间可以通过无线链路进行信息交互，电力线通信与无线通信的结合确保了各个PLC调制解调器信息的可靠、有效传输，提高了电力线通信系统的可靠性与有效性。实施例一
本发明实施例一提供了一种基于电力线通信的协同组网系统，图2为该系统的结构示意图，该系统可以包括发送装置11、接收装置12和电力线网络13。其中，发送装置11包括通过电力线链路110连接的PLC调制解调器IlUPLC调制解调器112和PLC调制解调器113，接收装置12包括PLC调制解调器121。由于发送装置11包括三个PLC调制解调器，当其中一个PLC调制解调器与接收装置12之间的电力线信道受噪声干扰比较严重时，可将信号通过无线链路传输给发送装置11中与接收装置12之间的电力线信道较优或最优的另一 PLC调制解调器，该PLC调制解调器将信号通过电力线网络13传输至接收装置12。例如，发送装置11的PLC调制解调器111需要向接收装置12的PLC调制解调器121发送信号X，如果PLC调制解调器111与PLC调制解调器121之间的电力线信道受噪声干扰严重或者两者之间的信道处于深衰落区域，接收信号将处于解调门限以下，致使PLC调制解调器121无法恢复出原始信号。在这种情况下，PLC调制解调器111通过无线链路将信号传输至与PLC调制解调器121之间的电力线信道质量优于自身的PLC调制解调器，如PLC调制解调器112。PLC调制解调器112再将信号x通过电力线网络13传输至接收装置12。优选的，如果PLC调制解调器112和PLC调制解调器113与PLC调制解调器121之间的电力线信道质量均优于发送信号的PLC调制解调器111与PLC调制解调器121之间的电力线信道质量，并且，PLC调制解调器113与PLC调制解调器121之间的电力线信道质量优于PLC调制解调器112与PLC调制解调器121之间的电力线信道质量，则PLC调制解调器111将信号X通过无线链路115将信号X传输至PLC调制解调器113，由与PLC调制解调器121之间的电力线信道质量最优的PLC调制解调器113将信号X通过电力线网络13传输至PLC调制解调器121。需要说明的是，发送装置11的PLC调制解调器IlUPLC调制解调器112和PLC调制解调器113分别向PLC调制解调器121发送探测信号，PLC调制解调器121根据接收的探测信号获取其自身与发送探测信号的PLC调制解调器之间的信道质量信息，并将获取的信道质量信息反馈给相应的PLC调制解调器。发送装置11的PLC调制解调器111、PLC调制解调器112和PLC调制解调器113通过无线链路114、无线链路115和无线链路116共享彼此的信道质量信息，这样，发送装置11中PLC调制解调器111除了获取到其自身与PLC调制解调器121之间的信道质量信息外，还可以获取到PLC调制解调器112与PLC调制解调器121之间的信道质量信息，以及PLC调制解调器113与PLC调制解调器121之间的信道质量信息，一旦PLC调制解调器111与PLC调制解调器121之间的信道不能满足通信要求，PLC调制解调器111就可根据获取的信道质量信息，将信号传输至与PLC调制解调器121之间信道质量较优或最优的PLC调制解调器，由该PLC调制解调器将信号通过电力线网络13传输至PLC调制解调器121。图3示出了本发明实施例一提供的发送装置11中PLC调制解调器的结构示意图，每个PLC调制解调器均包括电力线耦合单元1201、PLC处理单元1202和无线接口 1203。PLC处理单元1202接收用户终端传输来的信号，并对接收的信号进行编码调制，将编码调制后的信号经电力线耦合单元1201耦合后，通过电力线网络13传输至接收装置12，或者，将编码调制后的信号通过无线接口 1203输出，经无线链路传输至另一个PLC调制解调器，该PLC调制解调器将编码调制后的信号通过电力线网络13传输至接收装置12。本 实施例中的无线接口 1203可以为蓝牙接口、无线局域网WLAN接口，或无线网格网络MESH接口等。此外，在本实施例中，电力线网络13可以为低压电力线网络，如220V低压电力线网络，当然，本实施例并不限定于此，还可为中压电力线网络或高压电力线网络。本发明实施例一提供的基于电力线通信的协同组网系统，将发送装置中的多个PLC调制解调器通过电力线链路连接起来，同时结合无线通信技术，使各个PLC调制解调器之间可以通过无线链路进行信息交互，电力线通信与无线通信的结合在很大程度上克服了单个PLC调制解调器在电力线信道极差的情况下的性能瓶颈，确保了各个PLC调制解调器的信息的可靠、有效传输，提高了电力线通信系统的可靠性与有效性。同时，解决了电力线系统自身信道的复杂性所造成的传输信号质量差和随时可能产生信号中断等问题。实施例二本发明实施例二提供了一种基于电力线通信的协同组网系统，图4为该系统的结构示意图，该系统可以包括发送装置21、接收装置22和电力线网络23。其中，发送装置21包括通过电力线链路210连接的PLC调制解调器211、PLC调制解调器212和PLC调制解调器213，接收装置22包括通过电力线链路220连接的PLC调制解调器221、PLC调制解调器222和PLC调制解调器223。由于发送装置21包括三个PLC调制解调器，当发送信号的PLC调制解调器与接收装置22之间的电力线信道不是最优信道时，发送信号的PLC调制解调器通过无线链路将信号传输至发送装置21中与接收装置22之间电力线信道优于其自身与接收装置22之间电力线信道的PLC调制解调器，该PLC调制解调器将信号通过电力线网络23传输至接收装置22。在本实施例中，发送装置21的所有PLC调制解调器向接收装置22的所有PLC调制解调器发送探测信号，以PLC调制解调器211为例PLC调制解调器211向接收装置22发送探测信号，接收装置22的PLC调制解调器221、PLC调制解调器222和PLC调制解调器223分别接收探测信号，各个PLC调制解调器根据接收的探测信号获取其自身与PLC调制解调器211之间的信道质量信息，并将获取的信道质量信息反馈给PLC调制解调器211，这样，PLC调制解调器211便获取了其自身与接收装置22中各个PLC调制解调器之间的信道质量信息。同样的，发送装置21中的PLC调制解调器212和PLC调制解调器213通过上述方式也可获取其自身与接收装置22中各个PLC调制解调器之间的信道质量信息。发送装置21的PLC调制解调器211、PLC调制解调器212和PLC调制解调器213通过无线链路214、无线链路215和无线链路216共享彼此的信道质量信息，这样，发送装置21中PLC调制解调器211除了可以获取到其自身与接收装置22中各个PLC调制解调器之间的信道质量信息外，还可获取到PLC调制解调器212与接收装置22中各个PLC调制解调器之间的信道质量信息，以及PLC调制解调器213与接收装置22中各个PLC调制解调器之间的信道质量信息。同样的，发送装置21中PLC调制解调器212除了可以获取到其自身与接收装置22中各个PLC调制解调器之间的信道质量信息外，还可获取到PLC调制解调器211与接收 装置22中各个PLC调制解调器之间的信道质量信息，以及PLC调制解调器213与接收装置22中各个PLC调制解调器之间的信道质量信息。而发送装置21中PLC调制解调器213除了可以获取到其自身与接收装置22中各个PLC调制解调器之间的信道质量信息外，还可获取到PLC调制解调器211与接收装置22中各个PLC调制解调器之间的信道质量信息，以及PLC调制解调器212与接收装置22中各个PLC调制解调器之间的信道质量信息。以发送装置21的PLC调制解调器211向接收装置22的PLC调制解调器221发送信号X为例，其中，PLC调制解调器221即为需要接收信号的目标第二调制解调器，如果PLC调制解调器211和PLC调制解调器221之间的信道不能满足通信要求，如信道受噪声干扰严重或者信道处于深衰落区域，则PLC调制解调器211根据获取的信道质量选取最优信道，该最优信道对应于发送装置21中的一个PLC调制解调器和接收装置22中的一个PLC调制解调器。其中，当发送装置21中的PLC调制解调器211与接收装置22之间的电力线信道不是最优信道时，选取的最优信道可能存在两种情况(I)与最优信道对应的两个PLC调制解调器分别为发送装置21中除PLC调制解调器211外的其它PLC调制解调器，如PLC调制解调器212，和接收装置22中的PLC调制解调器221，此时，发送装置21中的PLC调制解调器211需要将信号通过无线链路214传输至PLC调制解调器212，PLC调制解调器212再将信号通过电力线网络23传输至接收装置22中的PLC调制解调器221。(2)与最优信道对应的两个PLC调制解调器分别为发送装置21中除PLC调制解调器211外的其它PLC调制解调器，如PLC调制解调器213，和接收装置22中除PLC调制解调器221外的其它PLC调制解调器，如PLC调制解调器223，此时，发送装置21中的PLC调制解调器211先将信号通过无线链路215传输至PLC调制解调器213，PLC调制解调器213再将接收的信号通过电力线网络23传输至接收装置22中的PLC调制解调器223，PLC调制解调器223最后将接收的信号通过无线链路225传输至PLC调制解调器221。此外，当发送装置21中的PLC调制解调器211与接收装置22之间的电力线信道是最优信道，并且，接收装置22中接收信号的PLC调制解调器不是PLC调制解调器221时，即，与最优信道对应的两个PLC调制解调器分别为发送装置21中的PLC调制解调器211，和接收装置22中除PLC调制解调器221外的其它PLC调制解调器，如PLC调制解调器223，此时，发送装置21中的PLC调制解调器211将信号通过电力线网络23传输至接收装置22中的PLC调制解调器223，PLC调制解调器223再将接收的信号通过无线链路226传输至PLC调制解调器221。在本实施例中，电力线网络23可以为低压电力线网络，如220V低压电力线网络，当然，本实施例并不限定于此，还可为中压电力线网络或高压电力线网络。本发明实施例二提供的基于电力线通信的协同组网系统，将发送装置中的多个PLC调制解调器通过电力线链路连接起来，将接收装置中的多个PLC调制解调器通过电力线链路连接起来，同时结合无线通信技术，使发送装置中的各个PLC调制解调器之间可以通过无线链路进行信息交互，同时，使接收装置中的各个PLC调制解调器之间可以通过无线链路进行信息交互，电力线通信与无线通信的结合使得，当传输信号的信道质量不能满足通信要求时，可以选取信道质量较优或最优的信道传输该信号，从而确保了发送装置中各个PLC调制解调器的信息的可靠、有效传输，提高了电力线通信系统的可靠性与有效性。同时，解决了电力线系统自身信道的复杂性所造成的传输信号质量差和随时可能产生信号 中断等问题。本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求
1.一种基于电力线通信的协同组网系统，其特征在于，包括电力线网络、发送装置和接收装置，其中，所述发送装置包括至少两个通过电力线链路连接的电力线载波PLC调制解调器； 当所述发送装置中发送信号的PLC调制解调器与所述接收装置之间的电力线信道不是最优信道时，所述发送信号的PLC调制解调器通过无线链路将信号传输至与所述接收装置之间电力线信道优于其自身与所述接收装置之间电力线信道的PLC调制解调器，该PLC调制解调器将信号通过所述电力线网络传输至所述接收装置。
2.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述接收装置包括至少两个通过电力线链路连接的PLC调制解调器； 所述接收装置中的PLC调制解调器接收所述信号； 当所述接收装置中接收信号的PLC调制解调器不是目标PLC调制解调器时，所述接收信号的PLC调制解调器将接收的信号通过无线链路传输至目标PLC调制解调器，其中，所述·目标PLC调制解调器为所述接收装置中除接收信号的PLC调制解调器外的一个PLC调制解调器。
3.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述接收装置包括至少两个通过电力线链路连接的PLC调制解调器； 所述接收装置中的PLC调制解调器接收所述信号； 当所述发送装置中发送信号的PLC调制解调器与所述接收装置之间的电力线信道是最优信道，并且，所述接收装置中接收信号的PLC调制解调器不是目标PLC调制解调器时，所述接收信号的PLC调制解调器将接收的信号通过无线链路传输至目标PLC调制解调器，其中，所述目标PLC调制解调器为所述接收装置中除所述接收信号的PLC调制解调器外的一个PLC调制解调器。
4.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述发送装置中的每个PLC调制解调器均包括电力线耦合单元、PLC处理单元和无线接口 ； 所述PLC处理单元接收用户终端传输来的信号，并对接收的信号进行编码调制，将编码调制后的信号通过所述电力线网络传输至所述接收装置，或者，将编码调制后的信号通过所述无线接口输出，经无线链路传输至另一个PLC调制解调器，该PLC调制解调器将编码调制后的信号通过所述电力线网络传输至所述接收装置。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述无线接口为蓝牙接口、无线局域网WLAN接口，或者，无线网格网络MESH接口。
6.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述电力线网络为低压电力线网络、中压电力线网络或者高压电力线网络。
7.一种通信方法，其特征在于，应用于包括电力线网络、发送装置和接收装置的通信系统，其中所述发送装置包括至少两个通过电力线链路连接的PLC调制解调器，该方法包括 当所述发送装置中发送信号的PLC调制解调器与所述接收装置之间的电力线信道不是最优信道时，所述发送信号的PLC调制解调器通过无线链路将信号传输至与所述接收装置之间的电力线信道优于其自身与所述接收装置之间电力信道的PLC调制解调器，该PLC调制解调器将信号通过所述电力线网络传输至所述接收装置。
全文摘要
本申请提供了一种基于电力线通信的协同组网系统及通信方法，该系统包括电力线网络、发送装置和接收装置，其中，发送装置包括至少两个通过电力线链路连接的PLC调制解调器。当发送装置中发送信号的PLC调制解调器与接收装置之间的电力线信道不是最优信道时，发送信号的PLC调制解调器通过无线链路将信号传输至与接收装置之间的电力线信道优于其自身与接收装置之间信道的另一PLC调制解调器，该PLC调制解调器将信号通过电力线网络传输至接收装置。本申请提供的系统及方法确保了发送装置中各个PLC调制解调器的信息的可靠、有效传输，提高了电力线通信系统的可靠性与有效性。
文档编号H04B3/54GK102832971SQ20121032578
公开日2012年12月19日 申请日期2012年9月5日 优先权日2012年9月5日
发明者王毅, 孙洪亮, 侯兴哲, 刘永相, 纪静, 王香瑜, 汪千栋, 杨运春, 甄姗 申请人:重庆市电力公司电力科学研究院