Патент на изобретение №2216854

(54) СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА ИНФОРМАЦИИ ПО ЭЛЕКТРОСЕТЯМ

(57) Реферат:

Изобретение относится к системам передачи информации, использующим в качестве линии связи провода электросети. Достигаемый технический результат – повышение помехоустойчивости, увеличение скорости передачи информации. Способ передачи и приема сообщений по электросети заключается в том, что модулируют дискретный информационный сигнал, модулирующий псевдослучайной последовательностью импульсов, полученным сигналом модулируют фазу сигнала несущей частоты, передают этот сигнал в электросеть, принимают этот сигнал, перемножают его с копией псевдослучайной последовательности импульсов, модулирующую псевдослучайную последовательность импульсов сдвигают по времени на один такт в зависимости от значения дискретного информационного сигнала, результаты упомянутого перемножения накапливают, сравнивают с пороговыми значениями, определяемыми наличием сигнала, соответствующего передаче “1” или “0” в дискретном информационном сигнале, и по результатам упомянутого сравнения определяют значение передаваемой информации. Устройство передачи и приема сообщений по электросетям содержит на передающей стороне генератор несущей и тактовой частот, генератор модулирующей псевдослучайной последовательности, фазовый манипулятор, а на приемной стороне два перемножителя, устройство синхронизации, генератор копии модулирующей псевдослучайной последовательности, два интегратора, схему сравнения, элемент задержки и устройство присоединения к электросети. 2 с.п.ф-лы, 4 ил.

Настоящее изобретение относится к системам передачи информации, использующим в качестве ЛИНИИ СВЯЗИ провода электросети, в частности, может быть использовано в системах связи и энергоснабжения посредством электросетей при передаче электроэнергии на большие расстояния (по распределительным и высоковольтным линиям электропередачи) и по бытовым электросетям, в системах контроля и учета, передачи информационных сообщений.

В большинстве развитых стран электроэнергию поставляют, главным образом, компании, производящие и распределяющие ее.

Существующие в настоящее время распределительные сети обычно состоят из большого количества низковольтных сетей (часто называемых магистральными), к которым подключены бытовые потребители и небольшие предприятия, причем низковольтные сети получают питание от высоковольтных распределительных сетей или систем (часто называемых энергосистемами).

Низковольтные (потребительские) сети могут иметь, например, напряжение 220 В (или 380 В в 3-фазных сетях).

Известно, что электрические сети изначально не предназначались для использования в качестве канала связи, тем более в качестве высокоскоростного канала связи для предоставления телекоммуникационных услуг. Тем не менее усилия по созданию методов и устройств, обеспечивающих цифровую связь по линиям электропередач и распределительным электросетям, предпринимались различными компаниями во многих странах. В развитии технологии передачи данных по электросетям (в дальнейшем PLC – Powerline Communications) существуют две тенденции, позволяющие преодолеть такие недостатки электросети с точки зрения свойств канала связи, как высокий уровень и нестационарность шумов, широкий диапазон изменения величины затухания сигнала и эквивалентной нагрузки в сети, наличие эффектов многолучевого распространения и возникновение эхо-сигналов на частотах, необходимых для высокоскоростной передачи данных.

В частности, некоторые компании основное внимание уделяют разработке PLC-модемов на основе традиционной Spread Spectrum (SS) технологии (FH и DS) и технологии OFDM (Ortogonal Frequence Division Multiplexing), обеспечивающих высокий уровень помехоустойчивости цифровой передачи данных (NEC Home Electronics Ltd, pat. US 4864589 от 05.09.89; Intellon Corporation, pat. US 5090024 от 18.02.92, pat. US 5263046 от 16.11.93, pat. US 5278862 от 11.01.94, Siemens, Ascom и др.). Другие предпочитают создать в электросетях путем их “кондиционирования” (в смысле подавления шумов) и стабилизации эквивалентной нагрузки/сопротивления сети условия, позволяющие использовать методы модуляции, используемые в модемах для выделенных линий связи – FSK, GFSK, QPSK, OQPSK, QAM, Pi/4 QPSK и др. (Norweb PLC, pat. US 5684450 от 04.11.97, US 5929750 от 27.07.99, US 5933071 от 03.08.99, US 5949327 от 07.09.99, ABB Power T&D Company, pat. US 5694108 от 02.12.97, AT&T Corp., US 5952914 от 14.09.99).

Известные пути развития PLC имеют следующие ограничения и недостатки. Широкополосность цифровой обработки лимитируется ограниченным быстродействием цифровых элементов, особенно аналого-цифровых преобразователей. Несмотря на то, что прогресс в этом направлении значителен, создание массовой продукции ограничивается стоимостью высокоскоростных АЦП. Кроме того, присущие цифровым методам шумы квантования или дискретизации могут ограничивать динамический диапазон обработки. Это существенно при наличии в канале связи интенсивных коррелированных помех. Усиление акцента на “улучшение” электросетей и приближение условий в них к условиям в выделенных каналах связи девальвируют саму идею использования электросетей как уже “существующего” канала связи и связано со значительными инфраструктурными затратами для предоставления телекоммуникационных услуг с использованием PLC-технологии.

Известно устройство телесигнализации по электрическим сетям (авт. свид. СССР N 871343, Н 03 В 3/54, опубл. 07.10.81), содержащее передатчик, приемник, подключенный к обмотке первого однообмоточного трансформатора, а также второй однообмоточный трансформатор, либо первый и второй индукторы.

Недостатком этого устройства является то, что потребители электроэнергии, подключенные к этим проводам, шунтируют канал передачи информации, что приводит к увеличению энергетических затрат и создает высокочастотные помехи. По этой причине такие устройства не нашли широкого применения в распределительных и низковольтных (220/380 В) воздушных и кабельных линиях электропередачи, где подключено большое количество потребителей электроэнергии, одновременно являющихся источниками высокочастотных помех. Недостатком известного способа является низкая помехозащищенность.

Известен также способ передачи и приема сигналов (Научно-технический бюллетень по электрификации сельского хозяйства, выпуск 2/54, М., ВИЭСХ, 1985, “Канал связи на тональных частотах по линии 10 кВ”. К.И. Гутин и С.А. Цагарейшвили), где трехфазная электрическая сеть используется для передачи сигналов с контролируемых пунктов на диспетчерский пункт. Сигналами являются радиоимпульсы тональной частоты. В данном канале связи применен передатчик пассивно-активного типа. В указанном способе при передаче символа “1” в пункте передачи преобразуют напряжение промышленной частоты F в ток обратной последовательности на частоте f₁ и ток прямой последовательности на частоте f₂, передают эти токи по трехфазной электрической сети в пункт приема.

В пункте приема преобразуют токи на частотах f₁ и f₂ в напряжение U₁(t)= U_m1cost (n=1,2,….,n-1, =2pF), преобразуют напряжение промышленной частоты F в напряжение гетеродина U_г(t) =U_mгcos(nt), преобразуют напряжения U₁(t) и U_г(t) в постоянное положительное напряжение U₁, интегрируют напряжение U₁ на интервале T₁ (T₁ = ₁, ₁ – длительность передачи символа “1”), выделяют сигнал, соответствующий символу “1”, при этом начало и конец интервала интегрирования T₁ совмещают с началом и концом передачи символа “1”.

При передаче символа “0” в пункте передачи преобразуют напряжение промышленной частоты F в ток обратной последовательности на частоте f₃ и ток прямой последовательности на частоте f₄, передают эти токи по трехфазной электрической сети в пункт приема, преобразуют токи на частотах f₃ и f₄ в напряжение U₂(t) = = U_m2 cos(nt -180^o), преобразуют напряжения U₂(t) и U_г(t) в постоянное отрицательное напряжение U₂ на интервале T₂ (T₂ = ₂, ₂ – длительность передачи символа “0”), выделяют сигнал, соответствующий символу “0”, при этом начало и конец интервала интегрирования Т₂ совмещают с началом и концом передачи символа “0”. Достижение технического результата обеспечивают за счет применения на приемном пункте операции интегрирования, причем начало и конец интегрирования производят в характерных точках, которыми являются моменты времени перехода питающего напряжения U(t) =U_mcost через ноль при dU(t)/dt0. Эти моменты времени соответствуют началу и концу передачи символов “1” и “0” на передающем пункте. Недостатком данного способа является низкая скорость передачи информации, не обеспечивающая цифровую передачу речевых сообщений.

Известен способ передачи видеоинформации по электросети (патент США 5592482 от 12.09.94 г.), в котором частотно-модулированные (ЧМ) видеосигналы вводятся в электрическую проводку через устройство, согласующее импеданс распределительной кабельной телевизионной сети с импедансом электропроводки, имеющей специфический характеристический импеданс. На приемной стороне сигнал из электропроводки селектируется полосовым фильтром, соответствующим определенному телевизионному каналу, и подается на телевизионный приемник. Данный способ имеет такие недостатки, как зависимость качества приема видеосигнала от текущего импеданса и величины помех в электросети, кроме того, частотно-модулированный сигнал не позволяет плавно перестраивать скорости передачи информации в доступном для информационного обмена диапазоне частот по электропроводке.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемым способу и устройству является аппаратура приема-передачи по а.с. N 300946, 1971 г. Этот способ заключается в следующем. На передающей стороне формируют сфазированные между собой ортогональные ПСП, которые умножают на колебание несущей частоты, которое сдвигают по фазе на 90^o, и на колебания несущей частоты, проманипулированные по фазе на 0^o, результаты перемножения складывают, получая четырехфазный псевдослучайный сигнал.

На приемной стороне принятые сигналы демодулируют и фильтруют. В результате выделяют колебание несущей частоты и то же колебание, проманипулированное по фазе передаваемой дискретной информацией, затем из этих колебаний выделяют информационную разность фаз между сигналами.

Для реализации этого способа служит устройство, представленное на фиг.1, где 1 – генератор несущей и тактовой частот (ГНТЧ); 2, 12 – формирователь ортогональной псевдослучайной последовательности (ПСП) (ФОПСП); 3 – генератор псевдослучайной последовательности ПСП; 4, 14 – устройство фазирования; 5, 6, 10, 11 – умножители; 7 – фазовращатель на 90′; 8 – фазовый манипулятор; 9 – сумматор; 13 – генератор опорной ПСП (ГОПСП); 15 – устройство синхронизации; 16, 17 – полосовые фильтры; 18 – фазовый детектор. В передатчике ГНТЧ одним выходом соединен со входами ФОПСП 2 и ГПСП 3, вторые входы которых соединены с устройством фазирования 4. Выход ФОПСП 2 соединен со входом умножителя 5, второй вход которого через фазовращатель 7 соединен со вторым выходом ГНТЧ 1. Выход ГПСП 3 соединен со входом умножителя 6, второй вход которого через фазовый манипулятор 8 соединен со вторым выходом ГНТЧ 1. Выходы умножителей 5 и 6 соединены со входами сумматора 9.

В приемнике умножители 10 и 11 соединены со входом устройства синхронизации 15 и со входом устройства. Выход устройства синхронизации 15 соединен со входами ФОПСП 12 и ГОПСП 13, вторые входы которых соединены с устройством фазирования 14. Выход ФОПСП 12 соединен со вторым входом умножителя 10, выход которого через полосовой фильтр 16 соединен со входом фазового детектора 18. Выход ГОПП 13 соединен со вторым входом умножителя 11, выход которого через полосовой фильтр 17 соединен со вторым входом фазового детектора 18.

Недостатком такого способа и устройства является необходимость передачи опорного сигнала для качественного восстановления фазоманипулированного сигнала на приемной стороне, что приводит к нерациональному использованию мощности передатчика.

Кроме того, недостатком является недостаточная помехоустойчивость и скорость передачи информации.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение помехоустойчивости, увеличение скорости передачи информации, расширение функциональных возможностей устройств, использующих существующую электропроводку в качестве канала связи, и уменьшение энергетических затрат при передаче информации по электросетям, в том числе кабельным и воздушным линиям электропередачи.

Указанная задача достигается в способе передачи и приема сообщений по электросетям, заключающемся в том, что в электросеть передают информационный сигнал, модулированный псевдослучайной последовательностью, причем фазу несущего колебания манипулируют в соответствии с модулирующей псевдослучайной последовательностью, принимают сигнал, перемножают принимаемый сигнал с копией модулирующей псевдослучайной последовательности, за счет того, что при передаче в электросеть модулирующую псевдослучайную последовательность сдвигают по времени на один такт в зависимости от амплитуды передаваемого сигнала, а при приеме накапливают результаты перемножения принимаемого сигнала с копией модулирующей псевдослучайной последовательности, сравнивают их и выбирают канал с большим значением накопления.

Указанная задача достигается также в устройстве передачи и приема сообщений по электросетям, содержащем на передающей стороне генератор несущей и тактовой частот, первый выход которого соединен с входом генератора модулирующей псевдослучайной последовательности, фазовый манипулятор, вход которого соединен с вторым выходом генератора несущей и тактовой частот, и устройство присоединения к электросети, а на приемной стороне – устройство присоединения к электросети, первый и второй перемножители, первые входы которых объединены и соединены с входом устройства синхронизации, а вторые входы соединены с выходом генератора копии модулирующей псевдослучайной последовательности, вход которого соединен с выходом устройства синхронизации, за счет того, что на передающей стороне выход генератора модулирующей псевдослучайной последовательности соединен с вторым входом фазового манипулятора, а на приемной стороне введены первый и второй интеграторы, выходы которых соединены с входами схемы сравнения, первые входы интеграторов соединены с выходами соответствующих перемножителей, причем второй вход первого перемножителя соединен с выходом генератора копии модулирующей псевдослучайной последовательности через элемент задержки, вторые входы интеграторов и третий вход схемы сравнения соединены с выходом устройства синхронизации.

А также тем, что выполнено в виде платформы с цифровым сигнальным процессором, цифроаналоговым и аналого-цифровым преобразователями.

А также тем, что введен фильтр присоединения к электросети напряжением 220/380 В.

А также тем, что введен фильтр присоединения к электросети напряжением 6-10 кВ.

А также тем, что введены порт для обмена по RS 232 и порт для обмена по Ethernet.

На фиг.1 изображено устройство по прототипу;
на фиг.2 – предлагаемое устройство передачи и приема сообщений по электросетям;
на фиг.3 – эпюры формируемых сигналов для передачи дискретного сигнала;
на фиг.4 – эпюры формируемых сигналов для передачи аналогового сигнала.

Предлагаемый способ заключается в следующем.

На передаче: модулируют дискретный информационный сигнал ПСП вида (N+1), где N=2^m-1, специально доопределяют дополнительный бит, базовую ПСП сдвигают на _n дискретно, если передаваемый сигнал дискретный, или с плавным сдвигом кодирующей ПСП в пределах _n, если передаваемый сигнал аналоговый, манипулируют фазу несущего колебания в соответствии с генерируемой последовательностью.

На приеме: перемножают принимаемую ПСП типа (N+1) с копией (N+1), накапливают результат перемножения, сравнивают результаты накопления в разных каналах приема, выносят решение о значении принятого сигнала.

Для реализации этого способа используется устройство, представленное на фиг.2, где 1 – генератор несущей и тактовой частот (ГНТЧ); 2 – генератор ПСП вида (N+1); 3 – фазовый манипулятор; 4 – устройство синхронизации; 5 – генератор ПСП вида (N+1); 6, 7 – умножители; 8, 9 – интеграторы; 10 – схема сравнения; 11 – элемент задержки.

На передающей стороне система содержит ГНТЧ 1, один выход которого соединен с фазовым манипулятором 3, а другой – со входом ГПСП 2, выход которого соединен со вторым входом фазового манипулятора 3.

На приемной стороне устройство синхронизации 4 своим входом соединено со входами первого 6 и второго 7 умножителей, вторые входы которых соединены с выходами ГПСП 5, один непосредственно, другой через элемент 11. Вход ГПСП 5 соединен с выходом устройства синхронизации 4. Выход умножителя 6 через интегратор 8 соединен со входом схемы сравнения 10. Выход умножителя 7 через интегратор 9 соединен со вторым входом схемы сравнения 10. Вторые входы интеграторов 8 и 9 и третий вход схемы сравнения 10 соединены с выходом устройства синхронизации 4.

Работает система следующим образом.

В передатчике ГНТЧ 1 формирует несущую и тактовую частоты. С выхода ГНТЧ 1 тактовая частота поступает на вход генератора ПСП 2, который формирует двоичную псевдослучайную последовательность специального вида N+1, сдвиг которой определяется дискретно или плавно в пределах _n, в зависимости от передаваемого дискретного или аналогового сигнала. Несущая частота от ГНТЧ 1 и ПСП от генератора 2 поступают в фазовый манипулятор 3, который осуществляет манипуляцию колебания несущей частоты на 180^o по закону ПСП. С выхода фазового манипулятора 3 сигнал поступает в передатчик (не показан), выполняющий функции устройства присоединения, и вводится в электросеть.

В приемнике принимаемый из электросети сигнал поступает на входы умножителей 6 и 7, где перемножается с копиями местного генератора ПСП 5, причем виды копий для каналов приема 0 и 1 различны. Интеграторы 8 и 9 накапливают результаты перемножения и выдают их на схему сравнения 10, которая определяет значение передаваемой информации. Синхронизация работы приемника в момент запуска генератора ПСП 5, момент сброса интеграторов 8 и 9 и разрешения работы схемы сравнения 10 обеспечивается устройством синхронизации.

Эпюры формируемых сигналов представлены на фиг.3 и 4 (на примере 7 – элементной последовательности), из которых следует, что для формирования ПСП N+1 может использоваться обычный генератор ПСП с расширенным на 1 бит периодом и возможностью сдвига кодирующей ПСП в пределах _n, в зависимости от значения кодируемого сигнала.

Способ передачи и приема двоичных сообщений временным сдвигом ПСП на один такт ПСП может быть распространен и непосредственно на случай передачи аналоговой речевой информации.

Если временному сдвигу передаваемой ПСП придавать любое из возможных значений в пределах длительности одного элемента ПСП, то для этого необходимо задать исходное состояние временного сдвига ПСП в передатчике таким образом, чтобы оно соответствовало нулю временной дискриминационной характеристики приемника. Это достигается сдвигом во времени на половину длительности такта ПСП сигнала, соответствующего передаче “1” (сдвиг по оси времени вправо), если использовать “0” – сдвиг по оси времени влево. Это условие выполняется автоматически для сигнала ПСП, соответствующего “1” сообщения, если при преобразовании уровня аналогового сигнала во временной сдвиг использовать пилообразное напряжение. Формируя пилообразные импульсы по тактовым импульсам ПСП, начиная с первого тактового импульса, совпадающего с передним фронтом символа передаваемого сообщения, и сравнивая наклонные участки пилы с пороговым напряжением, равным половине амплитуды пилы, получим точки пересечения, лежащие точно в серединах временных интервалов между исходными тактовыми импульсами ПСП. При отсутствии аналогового напряжения, т.е. нулевом его значении на входе компаратора, используя полученные точки пересечения для формирования новых тактовых импульсов ПСП, приходим на передаче к сигналу ПСП, совпадающему с нулевым значением дискриминационной характеристики приемника.

Если к пороговому напряжению на одном из входов компаратора будет добавляться положительное или отрицательное аналоговое напряжение, то точки пересечения наклонных участков пилы с новыми значениями порогового напряжения будут смещаться относительно среднего положения влево или вправо. Тактовые импульсы определяются этими точками и формируются по ним ПСП в соответствии с изменениями величины и знака аналогового напряжения сообщения. Временной дискриминатор сигналов ПСП на приемной стороне, преобразуя временные сдвиги принимаемой ПСП в уровни напряжения, будет повторять на своем выходе форму напряжения передаваемого сообщения.

Реализация предлагаемого изобретения была осуществлена с помощью устройства на базе 75-MHz платформы с цифровым сигнальным процессором (ЦСП) ADSP2189 фирмы Analog Devises, содержащей также 10-разрядные цифроаналоговый и аналого-цифровой преобразователи (АЦП и ЦАП) и имеющей фильтр присоединения к электросети 220 В, 50 Гц и два порта для обмена по RS-232 и Ethernet. В данном устройстве программным образом на ЦСП реализованы функции всех узлов предлагаемого изобретения. Устройство имеет тумблер, коммутирующий информационные сигналы на электросеть ~220 В, на изолированную низковольтную сеть или на устройство присоединения к электросети 6-10 кВ.

Основные характеристики:
– Полоса входного-выходного фильтра: ~ 15… 80 кГц.

– Максимальная частота дискретизации: 400 кГц.

– Максимальная скорость нарастания напряжения на выходе ЦАП: 1 B/мкс.

– Разрядность ЦАП: 10.

– Разрядность АЦП: 10.

– Диапазон регулировки усиления в канале приема: 0…48 дБ.

– Амплитуда напряжения на выходе усилителя мощности без нагрузки: 5 В.

– Максимальная скорость обмена по каналу RS-232: 115200.

– Тактовая частота процессора: 75 мГц.

– Максимально-допустимая амплитуда на входе усилителя в канале приема: 1,6 В.

Состав и структурная схема устройства
Устройство состоит из следующих частей:
1. Передающая часть: ЦАП AD5300 с последовательным интерфейсом, выходной фильтр, усилитель мощности, ключ включения передачи.

2. Приемная часть: входной фильтр, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления: AD8061+AD8400, АЦП AD7810 с последовательным интерфейсом.

3. Сигнальный трансформатор.

4. Процессорная часть: сигнальный процессор ADSP2189М (ADSP2185М), преобразователь уровней для канала RS-232, схема согласования с последовательными интерфейсами м/с ЦАП и АЦП, загрузочная память на 32 кб (29LV256), контроллер сброса процессора, два программно-управляемых светодиода.

5. Блок питания: выпрямитель на 12 В, стабилизатор 5 В/0,5 А, стабилизатор 3,3 В/100 мА, стабилизатор 2,5 В/50 мА.

Частоту дискретизации задает SPORT0 процессора. Эта частота одинакова как для приема, так и для передачи.

Канал RS-232 реализован на основе последовательного порта процессора SPORT1: на каждый бит интерфейса RS-232 приходятся 3 бита порта SPORT1. Каждая посылка байта через канал RS-232 превращается в 2 16-битных слова SPORT1 и, соответственно, в 2 прерывания. Прием байта инициируется его стартовым битом через сигнал фрейма приема. Алгоритм работы SPORT в этом режиме дан в материале EE_60.PDF (www.analog.com).

Драйвер канала RS-232 имеет два передатчика и два приемника. Одна пара используется для линий Rx-Tx, другая – для линий DTR-DSR.

Регулируемый усилитель канала приема
На входе АЦП стоит усилитель с регулируемым коэффициентом усиления. Диапазон входных напряжений для него не должен выходить за пределы 0…3,2 В, иначе возникает ограничение его выходного напряжения. Регулировка усиления производится с помощью цифрового резистора AD8400-10.

Процессорная часть
В процессорной части установлен сигнальный процессор ADSP2189M. Процессор требует два питания: 2,5 В и 2,5 В или 3,3 В – для питания внутренней схемы и I/О-выводов. Процессор работает на частоте 75 мГц, получаемой от кварца на 37,5 мГц. Кварц должен возбуждаться на частоте третьей гармоники. Для этого используется индуктивность, которая совместно с корректирующей емкостью должна давать резонанс на частоте, лежащей между основной частотой кварца и ее третьей гармоникой:
= 1/(LC)^1/2 = 2₀/3;
₀ = 75 мГц;
С=12 пФ; –> L=3,3 мкГ.

К процессору подключены два светодиода – к программным флагам PF0 (красный) и PF1 (зеленый). Подача 1 на флаг включает соответствующий светодиод.

Линия DTR (out) канала RS-232 подключена к программному флагу PF5, линия DSR (in) – к программному флагу PF4, который может вызывать прерывание IRQE (по фронту).

Загрузочная память установлена на отдельной плате и подключается к процессору через разъем PBD-40. Для программирования этой памяти имеется специальный программатор PicProg877. На этом программаторе также установлен разъем PBD-40, в который устанавливается плата загрузочной памяти при программировании.

На разъем загрузочной памяти выведены также сигналы для подключения дополнительных устройств (регистров) к области памяти ввода-вывода: -IOMS, IORESET, -IOINT. Сигнал IORESET формируется флагом FL2. Сигнал -IOINT поступает на флаг PF7, который может вызывать прерывание -IRQE. Сигнал -IOMS заведен также на сигнал -BR для вставки одного пустого такта после обращения процессором в область ввода-вывода.

Генерация сигнала происходила путем подачи на ЦАП отсчетов радиосигнала, которые рассчитывались путем генерации ПСП в виде М-последовательностей согласно Holmes G. Coherent spread spectrum systems. – N.-Y.: Willey, 1982 или кодам Баркера (Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. – М.: Радио и связь, 1985) и вычислению временной формы радиосигнала, промодулированного этой псевдослучайной последовательностью. Причем выбор конкретной псевдослучайной последовательности происходит с учетом требований на уровень основного и внеполосного излучений, допускаемых международными и российскими стандартами для излучения в бытовую электросеть.

Задание конкретного диапазона частот осуществляется соответствующим выбором частоты дискретизации.

При приеме аналоговый сигнал, принимаемый из электросети, оцифровывается в АЦП, по полученным отсчетам в ЦСП входной сигнал перемножается с местными копиями ПСП, хранящимися в памяти, причем виды копий для каналов приема 0 и 1 различны. Результаты перемножения численно интегрируются и сравниваются для определения значения передаваемой информации. Синхронизация работы приемника, момент запуска, момент сброса интеграторов и разрешение работы схемы сравнения обеспечиваются специальной программой синхронизации в ЦСП.

Расчеты и испытания устройства в реальной электросети показали, что предлагаемое устройство обеспечивает работоспособность системы связи по электросети в широком диапазоне скоростей при вероятности битовой ошибки ~ 10^-4. В случае превышения уровня сигнала шумов в электросети потенциальная скорость нарастает с улучшением свойств канала и в пределе может достигать максимально возможного значения. При превышении шумов канала над информационной составляющей происходит уменьшение возможных скоростей передачи, однако и в этом случае прием с требуемым качеством возможен за счет соответствующего увеличения длины ПСП.

Для максимизации передаваемой в бытовую электросеть амплитуды сигнала в предлагаемое устройство передачи и приема сообщений по электросетям может быть введен специальный фильтр, согласующий выходной импеданс приемопередатчика с импедансом электросети напряжением 220/380 В.

Для максимизации передаваемой на линии 6-10 кВ амплитуды сигнала в предлагаемое устройство передачи и приема сообщений по электросетям может быть введен специальный фильтр, согласующий выходной импеданс приемопередатчика с импедансом устройства присоединения аппаратуры связи к линиям среднего напряжения 6-10 кВ.

Для подключения стандартных устройств вычислительной техники и связи в предлагаемом устройстве передачи и приема сообщений по электросетям могут быть введены порт для обмена по RS-232 и порт для обмена по Ethernet.

Формула изобретения

1. Способ передачи и приема сообщений по электросети, заключающийся в том, что модулируют дискретный информационный сигнал модулирующей псевдослучайной последовательностью импульсов, полученным сигналом модулируют фазу сигнала несущей частоты, передают промодулированный сигнал несущей частоты в электросеть, принимают этот сигнал, перемножают его с копией псевдослучайной последовательности импульсов, отличающийся тем, что модулирующую псевдослучайную последовательность импульсов сдвигают по времени на один такт в зависимости от значения дискретного информационного сигнала, результаты упомянутого перемножения накапливают, сравнивают с пороговыми значениями, определяемыми наличием сигнала, соответствующего передаче “1” или “0” в дискретном информационном сигнале и по результатам упомянутого сравнения определяют значение передаваемой информации.

2. Устройство передачи и приема сообщений по электросетям, содержащее на передающей стороне генератор несущей и тактовой частот, первый выход которого соединен с входом генератора модулирующей псевдослучайной последовательности, фазовый манипулятор, вход которого соединен со вторым выходом генератора несущей и тактовой частот и устройство присоединения к электросети, а на приемной стороне содержащее устройство присоединения к электросети, первый и второй перемножители, первые входы которых объединены и соединены с входом устройства синхронизации, а вторые входы соединены с выходом генератора копии модулирующей псевдослучайной последовательности, вход которого соединен с выходом устройства синхронизации, отличающееся тем, что на передающей стороне выход генератора модулирующей псевдослучайной последовательности соединен со вторым входом фазового манипулятора, а на приемной стороне введены первый и второй интеграторы, выходы которых соединены с входами схемы сравнения, первые входы интеграторов соединены с выходами соответствующих перемножителей, причем второй вход первого перемножителя соединен с выходом генератора копии модулирующей псевдослучайной последовательности через элемент задержки, вторые входы интеграторов и третий вход схемы сравнения соединены с выходом устройства синхронизации.

РИСУНКИ

TK4A – Поправки к публикациям сведений об изобретениях в бюллетенях “Изобретения (заявки и патенты)” и “Изобретения. Полезные модели”

Страница: 648

Напечатано: Адрес для переписки: 105023, Москва, ул. Б.Семеновская, 49, оф.404, Центр “ИННОТЭК”, пат.пов. Т.А.Вахниной

Следует читать: Адрес для переписки: 117393, Москва, ул. Архитектора Власова, 55, оф. 500, ЗАО ИАЦ НТИ “Континиум”, генеральному директору Г.М.Мкртчян

Номер и год публикации бюллетеня: 32-2003

Код раздела: FG4A

Извещение опубликовано: 27.02.2005 БИ: 06/2005