操作电力线通信系统的方法、电力线通信设备、电力线通信系统的制作方法
【专利摘要】提供一种电力线通信系统，其包括检测单元，被配置为检测非常高的频段中的侵入信号；以及开槽单元，被配置为在电力线通信设备与另一个电力线通信设备通信期间对频段开槽。同时提供了用于操作电力线通信设备和电力线通信系统的对应方法。
【专利说明】操作电力线通信系统的方法、电力线通信设备、电力线通信系统
【技术领域】
[0001]本发明的实施例涉及用于操作PLC系统的方法。其它实施例涉及PLC调制解调器设备和PLC系统。
【背景技术】
[0002]也被称作电源通信、电力线传输(PLT)、宽带电力线(BPL)、功率带或电力线联网(PLN)的电力线通信(PLC)是描述一种使用配电线进行数据的同时分布的方法的术语。载波通过在标准50Hz或60Hz交流电(AC)上叠加模拟线号来传送声音和数据。对于室内应用，PLC设备可使用家用电力配线作为传输介质。
[0003]电力线通信(PLC)可干扰固定无线电广播或其他外部传输。当今，PLC调制解调器或PLC设备具有固定的开槽滤波器用于业余无线电频段。固定开槽的滤波器可以以高抑制和非常陡的斜率执行。
[0004]动态或智能开槽的概念使得PLC调制解调器能够检测到固定无线电广播电台在3MHz到30Mhz之间的短波频率范围中的侵入信号。刊物ETSI TS105578 ；Power lineTelecommunications: “Coexistence between PLT modems and short wave radiobroadcasting services” ; ETSI2008描述自适应频率开槽(notch,陷波)技术，其在一方面对数据吞吐量和QoS (服务质量)要求的影响是最小的，另一方面抵制PLT (电力线电信)和短波无线电广播之间的干扰。
[0005]通信和电力线配线充当双向天线，其中，通常地，传输功能或天线增益对于信号辐射和信号接收是相同的。适用于接收广播信号并在相同频段发射信号的通信和电力线配线可干扰在无线电接收器处接收广播信号。
【发明内容】
[0006]需要改善现有技术的PLT通信系统以减小对在其他频率范围内发射的信号的影响。
[0007]上述目的分别由根据权利要求1、权利要求12和权利要求13的PLC调制解调器设备和PLC来解决。
[0008]结合附图和以下的实施例描述，本发明的细节将会更加明显。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是示出了有线通信系统的示意框图。
[0010]图2是根据进一步实施例的用于操作电力线通信系统的方法的简化流程图。
[0011]图3示出了在电力线通信期间用于对频率开槽(notch，陷波)的槽的示例性频率图。【具体实施方式】
[0012]在下文中描述了本发明的实施例。应注意在下文中描述的实施例可通过任意方式组合，即对于一些描述的实施例不能与其他实施例结合并没有限制，这一点是相当重要的。
[0013]在图1中示出了电力线通信系统100的示意框图。电力线通信系统100包括经由电力线通信信道106连接的第一电力线通信设备102和第二电力线通信设备104。为实现通信的目的，第一电力线通信设备102包括由第一控制器122控制的第一发射器/接收器112。第二电力线通信设备104包括由第二控制器124控制的发射器/接收器114。
[0014]第一控制器122包括检测单元132和开槽单元142。第二控制器124包括第二检测单元134和第二开槽单元144。
[0015]第一检测单元132和第二检测单元134被配置为检测电力线通信系统100中在非常高的频段中的侵入信号的频率。非常高的频段(VHF)是在30MHz到300MHz之间的频率范围内并且通常用于TV广播(比如，在VHF频段I (47MHz-68MHz)和VHF频段III(174MHz-230MHz))、调频无线广播(FM)(87.5MHz到108MHz之间的VHF频段II)、空中无线电、海上无线电或业余无线电。
[0016]通过测量经由电力线通信信道106或经由外部天线(未示出)接收的噪声信号可检测侵入信号的频率。在本文中使用的术语“噪声信号”还包含“混合信号”，该混合信号包括噪声、无线广播的侵入信号或干扰信号和有效载荷信号的混合。术语“噪声信号”用于强调至少一个干扰信号(即，广播站或一些白噪声)存在于“噪声信号”中并且其干扰或会干扰有效载荷信号的接收。
[0017]在PLC系统中，信号通常是OFDM (正交频分多路复用调制)调制的，即多个子载波用于发射有效载荷信号。OFDM为多载波调制方案，其使用大量的紧密间隔的正交子载波。每个子载波由传统调制方案(诸如正交幅度调制)以低符号率进行调制，并维持与传统的单载波调制方案在相同的带宽中类似的数据传输速率。实际上，OFDM信号是使用快速傅里叶变换(FFT)算法产生的。OFDM与单载波方案相比的主要优势是处理恶劣的信道条件的能力-比如，长铜线高频衰减、由多路径传输导致的窄带干扰和频率选择性衰落，而不使用复杂的均衡滤波器。
[0018]第一开槽单元142和第二开槽单元144适于对通过第一检测单元132或第二检测单元134检测到侵入信号的所检测的频率进行开槽，其中，术语“频率”在本申请的上下文中也可被理解为“频率范围”或“频段”。开槽的频率或开槽的频率范围或频段在下文中也可被称作“槽”。
[0019]第一开槽单元142和第二开槽单元144控制第一发射器/接收器112和第二发射器/接收器114从而避免使用子载波，其对检测到侵入信号的频率有影响。
[0020]在图2中示出了根据本发明的实施例的方法的对应流程图，其中，在第一步骤S200中，检测在非常高的频段中的侵入信号的频率，并在步骤S202中，在电力线通信期间对包括侵入信号的频率的频率范围进行开槽。
[0021]如果信号高于本底噪声(相对阈值水平)至少5.6dB用于保护4-QAM DRM传输(QAM:正交幅值调制，DRM:数字无线电广播)，则侵入信号应被识别为可接受的无线广播服务。
[0022]这种噪声比的信号被用于在农村渠道中使用4-QAM的无差错DRM+接收。[0023]如果可接受无线广播服务高于本底噪声(相对阈值水平)至少13.1dB用于保护16-QAM DRM传输，则也能够识别侵入信号。
[0024]本底噪声可以以低于或高于无线电频段的相邻频率测量。要监测的相邻频率块可以与无线电频带分配自身一样宽。相邻的频率块应该全部由PLC调制解调器设备监测，而无任何间隙。本底噪声可以是排除所有电力线通信信号的电力线通信信道106上的相邻频率块中所有测量的电能值的中值。
[0025]如果满足相对阈值水平标准，被识别为可接受的广播信号的侵入信号的绝对阈值水平应当为-71dBm，其中，绝对阈值水平由频谱分析仪使用平均值检测器和120kHz分辨率带宽来测量。
[0026]- 7IdBm的绝对阈值水平Pdeteet m mains可由以下推出:
[0027]最小电场强度E=49.7dB μ V/m (例如，4-QAM，VHF频段I在47MHz到68MHz之间的可移动入门接收情况)以及80%的反射系数ReFa8(W=121dB(l.! V/m) - dBm，绝对阈值Pdeteet mmains由以下得出:
[0028]Pdetect_on_mains=E _ ReFago%=50dB μ V/m - 121 dB μ v/m - dBm= - 71 dBm (I)
[0029]接收系数描述空中无线广播电台的电场强度和在出口测量的接收电力之间的关系。80%的反射系数ReFa8cw覆盖80%的情况，而80%的置信水平可以由测量的累积统计概率推出 ReFa8cw=I 21 dB ( μ V/m) - dBm,如 A 所示。要在 http: / / duepublic0.un1-duisburg;essen.de/servlets/DocumentServlet?id=22425 发现 的 Schwager:“Powerline Communications: Significant Technologies to become Ready forIntegration"
[0030]进一步考虑到120kHz=50.7dB (Hz)，120KHz/9kHz=13.3=11.2dB,则绝对阈值为-71dBm- lldB+95dBm=13dB高于根据ETSI TS102578的高频(HF)段中的阈值，其中，给定绝对阈值为_95bBm，其由频谱分析仪使用平均值检测器和9kHz分辨率带宽测量。应注意，在HF段中绝对阈值认为HF广播传输衰落高于如在ITU-R Rec.P.842-2规定的平均接收水平+5dB (HF无线电系统的可靠性计算和兼容性)。
[0031]能够测量本底噪声和插座的火线与零线间的信号，其中，电力线通信设备连接至插座。
[0032]在可接受无线电广播服务实际存在之后，应该检测无线电广播信号并通过电力线通信设备在不多于15s的时间内开始对应的开槽。开槽应在无线电广播存在的所有时间内持续保持执行。在无线电广播服务被识别为不是可接受的之后，开槽应该仍持续至少180s的时间。非常高的频段的频率范围可在47MHz至68MHz之间选择。
[0033]在图3中示出槽的形状。频率间隔的对应值a，b和c以及从槽的较低水平开始的距离在表1中示出。
[0034]表1:定义槽从而避免相邻载波干扰
[0035]
【权利要求】
1.一种用于操作电力线通信系统的方法，包括: 检测在非常高的频段中的到所述电力线通信系统中的侵入信号的频率； 在电力线通信期间对所述侵入信号的所述频率开槽。
2.根据权利要求1所述的用于操作电力线通信系统的方法， 其中，当信号强度高于_71dBm的绝对阈值水平时检测到侵入信号，其中，所述绝对阈值水平通过使用平均值检测器和120kHz的分辨率带宽而由频谱分析仪测量。
3.根据权利要求1或2所述的用于操作电力线通信系统的方法， 其中，当信号的相对水平高于本底噪声5.6dB时检测到侵入信号。
4.根据权利要求1或2所述的用于操作电力线通信系统的方法， 其中，当信号强度的相对水平高于本底噪声13.1dB时检测到侵入信号。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于操作电力线通信系统的方法， 其中，所述非常高的频段的频率范围为47MHz至68MHz。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于操作电力线通信系统的方法， 其中，在通信期间被开槽的频率范围的最小宽度为96kHz。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的用于操作电力线通信系统的方法，其中，在通信期间被开槽的频率范围的宽度为IOOkHz的整数倍加上最小宽度。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的用于操作电力线通信系统的方法，其中，所述被开槽的频率范围的中心与无线电广播载波对齐。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的用于操作电力线通信系统的方法，其中，使用3kHz的分辨率带宽和平均值检测器在电力线通信设备处根据差模信号所测量的所述被开槽的频率范围中的发射信号强度的较低水平小于-99dBm。
10.一种电力线通信设备，包括: 检测单元，被配置为检测在非常高的频段中的侵入信号的频率；以及 开槽单元，被配置为在电力线通信设备与另一个电力线通信设备通信期间对由所述检测单元检测到的所述频率开槽。
11.一种电力线通信设备，至少包括: 根据权利要求10所述的第一电力线通信调制解调器设备和根据权利要求10所述的第二电力线通信设备。其中，所述第一电力线通信设备和所述第二电力线通信设备适于经由电力线通信信道彼此通信。
【文档编号】H04B3/54GK103460614SQ201280016060
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年2月2日 优先权日:2011年4月26日
【发明者】安德烈亚斯·施瓦格尔 申请人:索尼公司