СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ПРОНИКНОВЕНИЯ КОРОТКОВОЛНОВОГО РАДИОСИГНАЛА В СИСТЕМУ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ПО ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ И МОДЕМ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ПО ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ Российский патент 2013 года по МПК H04B3/54 

Вариант выполнения изобретения относится к способу обнаружения проникновения коротковолнового радиосигнала в систему передачи данных по линии электропередач. Дополнительный вариант осуществления изобретения относится к модему передачи данных по линии электропередач.

Уровень техники

Передача данных по линии электропередач (PLC), также называемая передачей данных по электросети, передачей данных по линии электропередач или передачей данных по линии электроснабжения (PLT), широкополосной передачей данных по линии электропередач (BPL), формирование сетей в полосе пропускания электропередач или в линии электропередач (PLN), представляет собой термин, описывающий несколько разных систем, предназначенных для использования проводов линии электроснабжения для одновременного распространения данных. Несущая может передавать голос и данные путем наложения на аналоговый сигнал стандарта 50 или 60 Гц переменного тока (AC). Для применения в помещении оборудование PLC может использовать разводку проводов системы электропитания дома в качестве среды передачи. Эту технологию используют, например, для построения домашних сетей или автоматизации дома для дистанционного управления освещением и приборами, потребляющими электроэнергию, без прокладки дополнительных проводов.

В стандартных системах PLC сигналы передают и принимают в дифференциальном режиме (DM). Передача сигналов в дифференциальном режиме представляет собой способ передачи информации через пары проводов. При передаче сигналов DM по одному проводу передают сигнал и по другому проводу передают обратную форму этого сигнала, таким образом, что предполагается, что сумма напряжений относительно земли по двум проводам всегда равна нулю. Модемы PLC, поэтому, подают сигнал DM между нулевой линией и линией фазы розетки домашней сети линии электропередач с целью передачи данных. Другой модем PLC может принимать такие сигналы DM через другую розетку и использовать этот сигнал DM для управления электрическим устройством, связанным с принимающим модемом PLC.

Однако в линиях электропередач, проложенных в доме, существуют асимметричные элементы между линией фазы и линией нуля, такие как, например, разомкнутый переключатель освещения, коллекторная пластина и шкаф с предохранителями, разветвители и т.д. В этих асимметричных элементах сигналы DM, подаваемые модемами PLC, преобразуются в синфазные сигналы (СМ). Модемы с множеством входов - множеством выходов PLC могут использовать разные каналы, в частности, также синфазные сигналы, для улучшения зоны охвата систем PLC.

Радиопередачи на фиксированной частоте или другие внешние передачи могут создавать помехи для передачи данных по линиям электропередачи. Модемы PLC могут иметь фиксированные режекторные фильтры для любительских радиодиапазонов. Концепции динамического или интеллектуальной режекции, например, такие как описаны в ETSI TS 102578, обеспечивают для модемов PLC возможность представления проникновения фиксированных радиостанций широковещательной передачи. Частота, на которой были обнаружены радиостанции, должна быть исключена при передаче данных по линии электропередач. Для реализации такого исключения в передатчике PLC могут использоваться адаптивные режекторные фильтры для подавления сигнала передачи в заданном частотном диапазоне. Существует потребность в дальнейших улучшениях при обнаружении коротковолновых радиосигналов.

Раскрытие изобретения

Цель изобретения состоит в том, чтобы обеспечить способ обнаружения проникновения коротковолнового радиосигнала и модем для передачи данных по линии электропередач с улучшенными возможностями обнаружения такого проникновения.

Такая цель достигается с помощью способа и модема для передачи данных по линии электропередач в соответствии с пунктами 1 и 5 формулы изобретения.

Дополнительные детали изобретения будут понятны при рассмотрении чертежей и следующего описания.

Краткое описание чертежей

Приложенные чертежи включены для предоставления дополнительного понимания вариантов осуществления и приведены здесь и составляют часть данного описания. На чертежах иллюстрируются варианты осуществления, и вместе с описанием они используются для пояснения принципов этих вариантов осуществления. Другие варианты осуществления и множество предполагаемых преимуществ этих вариантов осуществления будут оценены по мере их лучшего понимания при рассмотрении следующего подробного описания изобретения. Элементы чертежей не обязательно представлены в масштабе относительно друг друга. Одинаковыми номерами ссылочных позиций обозначены соответствующие аналогичные детали.

На фиг.1 схематично показана блок-схема последовательности операций варианта осуществления изобретения,

на фиг.2 показана блок-схема последовательности операций для дополнительного варианта осуществления изобретения,

на фиг.3 показана блок-схема последовательности операций для дополнительного варианта осуществления изобретения,

на фиг.4 показан вариант осуществления модема для передачи данных по линии электропередач, и

на фиг.5 показан дополнительный вариант осуществления модема для передачи данных по линии электропередач.

Подробное описание изобретения

Далее будут описаны варианты осуществления изобретения. Важно отметить, что все описанные далее варианты осуществления могут быть скомбинированы любым способом, то есть отсутствуют какие-либо ограничения в отношении комбинации одних описанных вариантов осуществления с другими. Кроме того, следует отметить, что одинаковыми номерами ссылочных позиций на всех фигурах обозначены одинаковые или аналогичные элементы.

Следует понимать, что могут использоваться и другие варианты осуществления, и структурные или логические изменения могут быть выполнены без выхода за пределы объема изобретения. Следующее подробное описание изобретения, поэтому, не следует рассматривать в ограничительном смысле, и объем настоящего изобретения определен приложенной формулой изобретения.

Следует понимать, что свойства различных вариантов осуществления, описанных здесь, могут быть скомбинированы друг с другом, если только не будет специально указано другое.

На фиг.1 схематично показана блок-схема последовательности операций способа обнаружения проникновения коротковолнового радиосигнала в систему передачи данных по линии электропередач.

На этапе S100 определяют уровень синфазного сигнала на частоте системы передачи данных по линии электропередач в течение периода времени, когда на данной частоте не происходит передача данных в системе передачи данных по линии электропередач. Поскольку передача данных в системе передачи данных в линии электропередач не происходит, синфазный сигнал на этой частоте означает, что внешний источник шумов присутствует на этой частоте. Термин "частота" может пониматься в контексте настоящей заявки также в значении "полоса частот", которая используется для передачи данных в системе передачи данных по линии электропередач.

Уровень синфазного сигнала может представлять собой амплитуду сигнала или мощность сигнала на этой частоте.

На этапе S102 определяют, превышает ли уровень синфазного сигнала заданное пороговое значение. Если уровень превышает заданное пороговое значение, то обнаруживают проникновение (S104), в противном случае проникновение не определяют.

Синфазные сигналы (CM) переносят информацию о проникновении коротковолновых сигналов широковещательных радиопередач с более высоким уровнем, чем дифференциальные сигналы (DM). Таким образом, детектирование может быть выполнено с более высокой определенностью, используя синфазные сигналы, чем используя дифференциальный сигнал (DM). Сигналы CM могут иметь более высокий уровень, чем сигналы DM, поскольку сигналы в режиме DM преобразуются вследствие асимметрии сети линии электропередач. При этом происходит меньшее количество ложных обнаружений при идентификации проникновения доступных услуг широковещательной радиопередачи. Случайные источники шумов в линии электропередач могут быть отделены от проникновения широковещательной радиопередачи в результате сравнения дифференциального и синфазного сигналов. Обычно электрические устройства передают шумы в дифференциальном режиме в линии электропередач.

Различные заданные пороговые значения можно использовать для разных частот или частотных диапазонов. Таким образом, при определении соответствующего уровня сигналов в синфазном режиме на соответствующих разных частотах в течение периода времени, когда не происходит передача данных в системе передачи данных по линии электропередач на соответствующих частотах, сравнение соответствующего уровня с соответствующими пороговыми значениями и обнаружение проникновения, когда по меньшей мере один из соответствующих уровней превышает соответствующее пороговое значение, позволяет идентифицировать различные частоты, на которых присутствует такое проникновение.

На фиг.2 показана блок-схема последовательности операций дополнительного варианта осуществления. После обнаружения проникновения на S104 выполняют режекцию частоты проникновения во время передачи сигналов данных по линии электропередач в системе передачи данных по линии электропередач (S106). Режекцию частоты выполняют, например, путем неиспользования несущей частоты, на которую может воздействовать частота проникновения. Таким образом, не возникает нарушающая работу помеха от внешних коротковолновых радиосигналов при использовании системы передачи данных по линии электропередач. Поэтому становится возможным сосуществование систем передачи данных по линии электропередач с коротковолновыми радиосигналами или радиосигналами широковещательной передачи. Если будет обнаружено проникновение на множестве разных частот или в полосе частот, соответствующее множество разных частот может быть режектировано во время передачи данных по сети передачи данных по линии электропередач.

На фиг.3 представлена дополнительная блок-схема последовательности операций. На этапе S100 определяют уровень сигнала синфазного сигнала на частоте системы передачи данных по линии электропередач, когда не происходит передача данных в системе передачи данных по линии электропередач на этой частоте.

На этапе S300 определяют фоновый шум. Фоновый шум может быть определен путем измерения уровня шумов в частотных диапазонах, расположенных рядом с частотным диапазоном, используемым для широковещательной радиопередачи, аналогично тому, как это более подробно поясняется, например, в ETSI TS 102578.

Если уровень превышает фоновый шум на заданное значение (S302), тогда выполняют режекцию соответствующей полосы частот во время передачи данных по линии электропередач (S304). Режекция только частотных полос, в которых уровень синфазного сигнала превышает на заданное значение фоновые шумы, дополнительно увеличивает количество возможных полос частот. При этом нет необходимости выполнять режекцию полос частот, на которых присутствуют сильный фоновый шум, поскольку в этом случае нет возможности принимать коротковолновые сигналы широковещательной радиопередачи с достаточным качеством даже при отсутствии работающей параллельной системы передачи данных по линии электропередач. Заданное значение может составлять, например, 14 дБ.

На фиг.4 представлен модем 400 передачи данных по линии электропередач. Модем 400 передачи данных по линии электропередач содержит приемник 402, который выполнен с возможностью определения силы синфазного сигнала и частоты системы передачи данных по линии электропередач в течение промежутка времени, когда не происходит передача данных в системе передачи данных по линии электропередач на этой частоте, и детектор 404, который выполнен с возможностью обнаружения проникновения, если уровень синфазного сигнала превышает заданное пороговое значение.

Приемник 402 подключен к трем линиям сети электропередачи: защитной линии заземления PE, линии P фазы и линии N нуля.

На фиг.5 представлен дополнительный вариант осуществления модема 500 передачи данных по линии электропередач. Помимо приемника 402 и детектора 404 модем 500 передачи данных линии электропередач дополнительно содержит модуль 406 определения шумов, который выполнен с возможностью определения фонового шума на определенной частоте. Кроме того, модем 500 передачи данных по линии электропередач содержит передатчик 408, который также подключен к защитной линии PS заземления, линии P фазы и линии N нуля. Передатчик 408 выполнен с возможностью режектировать частоту или множество частот в частотных диапазонах во время передачи данных по линии электропередач, для которых уровень синфазного сигнала превышает на заданное значение фоновый шум.

Приемник 402 выполнен с возможностью принимать дифференциальные сигналы (DM) между линией фазы P и нулевой линией N, линией фазы P и защитным заземлением PE, нулем N и защитным заземлением PE, а также синфазные сигналы (CM). Синфазные сигналы переносят информацию о проникновении сигналов широковещательной радиопередачи, которые громче, чем сигналы, передаваемые в дифференциальном режиме. Таким образом, модемы 400, 500 передачи данных по линии электропередач могут получать доступ к синфазным сигналам и обнаруживать проникновение с менее чувствительными аналоговыми входными цепями (AFE) или с лучшей достоверностью.

Модемы передачи данных по линии электропередач с множеством входов - множеством выходов (MIMO) могут обладать возможностью измерения синфазных сигналов. Такую возможность можно повторно использовать для идентификации наличия коротковолновых широковещательных радиосигналов.

При сравнении уровня, по меньшей мере одного дифференциального сигнала между линией фазы и нулевой линией, линией фазы и защитной линией заземления и нулевой линией и защитной линией заземления на частоте системы передачи данных линии электропередач в течение промежутка времени, когда не происходит передача данных в системе передачи данных по линии электропередач на этой частоте, и уровня сигналов в синфазном режиме также можно обнаруживать случайные шумы, вносимые любым устройством, подключенным к линии электропередач. Это уменьшает риск ложного обнаружения при динамической адаптивной режекции. Обычно любой случайный шум, подаваемый в линию электропередачи, имеет более сильный дифференциальный сигнал, чем синфазный сигнал.

С помощью способа и модема передачи данных по линии электропередач достигается лучшая динамическая (или интеллектуальная или адаптивная) режекция.

Хотя конкретные варианты осуществления были представлены и описаны здесь, для специалистов в данной области техники будет понятно, что множество ультрасетей и/или эквивалентные варианты осуществления могут быть установлены вместо конкретных представленных и описанных вариантов осуществления без выхода за пределы объема описанных вариантов осуществления. Данная заявка предназначена для охвата любой адаптации или описанных здесь изменений конкретных вариантов осуществления. Поэтому предполагается, что настоящее изобретение будет ограничено только формулой изобретения и ее эквивалентами.

Использование: в области электротехники и связи. Технический результат - повышение надежности. Раскрыт способ обнаружения проникновения коротковолнового радиосигнала в системе передачи данных по линии электропередач, содержащий этапы, на которых определяют уровень синфазного сигнала на частоте системы передачи данных по линии электропередач в течение промежутка времени, когда не происходит передача данных в системе передачи данных по линии электропередач на указанной частоте, и обнаруживают проникновение, если уровень синфазного сигнала превышает заданное пороговое значение. Также предусмотрен соответствующий модем передачи данных по линии электропередач. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ обнаружения проникновения коротковолнового радиосигнала в систему передачи данных по линии электропередач, содержащий этапы, на которых: определяют уровень синфазного сигнала на частоте системы передачи данных по линии электропередач в течение промежутка времени, когда не происходит передача данных в системе передачи данных по линии электропередач на указанной частоте; и обнаруживают проникновение, если уровень синфазного сигнала превышает заданное пороговое значение.

2. Способ по п.1, дополнительно содержащий этапы, на которых: определяют соответствующий уровень синфазных сигналов на соответствующих разных частотах в течение указанного промежутка времени во временные промежутки, когда не происходит передача данных в системе передачи данных по линии электропередач на указанных соответствующих частотах; выполняют сравнение соответствующих уровней с соответствующими пороговыми значениями и обнаруживают проникновение, если по меньшей мере один из соответствующих уровней превышает соответствующее пороговое значение.

3. Способ по п.1 или 2, дополнительно содержащий этап, на котором выполняют во время передачи сигналов передачи данных по линии электропередач режекцию частоты, на которой обнаружено проникновение.

4. Способ по п.1 или 2, дополнительно содержащий этапы, на которых определяют фоновый шум и выполняют во время передачи сигналов передачи данных по линии электропередач режекцию частоты, на которой уровень синфазного сигнала превышает фоновый шум на заданное значение.

5. Способ по п.1 или 2, дополнительно содержащий этап, на котором определяют уровень по меньшей мере одного из дифференциальных сигналов между линией фазы и линией нуля, линией фазы и защитной линией заземления и линией нуля и защитной линией заземления на частоте системы передачи данных по линии электропередач в указанный промежуток времени, когда не происходит передача данных в системе передачи данных по линии электропередач на указанной частоте, при этом обнаружение проникновения основано на уровне указанного по меньшей мере одного дифференциального сигнала.

6. Модем передачи данных по линии электропередач, содержащий: приемник, выполненный с возможностью определения уровня синфазного сигнала на частоте системы передачи данных по линии электропередач в течение промежутка времени, когда не происходит передача данных в системе передачи данных по линии электропередач на указанной частоте;
и
детектор, выполненный с возможностью обнаружения проникновения, если уровень синфазного сигнала превышает заданное пороговое значение.

7. Модем передачи данных по линии электропередач по п.6, в котором приемник дополнительно выполнен с возможностью определения соответствующих уровней синфазного сигнала на соответствующих разных частотах в течение указанного промежутка времени во временные промежутки, когда не происходит передача данных в системе передачи данных по линии электропередач на указанных соответствующих частотах; причем детектор дополнительно выполнен с возможностью сравнения соответствующего уровня с соответствующими пороговыми значениями и обнаружения проникновения, если по меньшей мере один из соответствующих уровней превышает соответствующее пороговое значение.

8. Модем передачи данных по линии электропередач по п.6 или 7, дополнительно содержащий: передатчик, выполненный с возможностью режекции частоты, на которой было обнаружено проникновение, во время передачи сигналов передачи данных по линии электропередач.

9. Модем передачи данных по линии электропередач по п.6 или 7, дополнительно содержащий:
модуль определения шумов, выполненный с возможностью определения фоновых шумов; и передатчик, выполненный с возможностью режекции частоты, на которой уровень синфазного сигнала превышает фоновый шум на заданное значение, во время передачи сигналов передачи данных по линии электропередач.

10. Модем передачи данных по линии электропередач по п.8, характеризующийся тем, что выполнен с возможностью приема и передачи сигналов передачи данных по линии электропередач в схеме с множеством входов и множеством выходов.

11. Модем передачи данных по линии электропередач по п.6 или 7, в котором приемник дополнительно выполнен с возможностью определения уровня по меньшей мере одного дифференциального сигнала между линией фазы и линией нуля, линией фазы и защитной линией заземления и линией нуля и защитной линией заземления на частоте системы передачи данных по линии электропередач в течение указанного промежутка времени, когда не происходит передача данных в системе передачи данных по линии электропередач на указанной частоте, а детектор дополнительно выполнен с возможностью обнаружения проникновения на основе уровня указанного по меньшей мере одного дифференциального сигнала.