專(zhuān)利名稱(chēng)：獲取電力線通信電磁輻射值的方法與系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線通信與環(huán)境電磁學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種獲取電力線通信 電f茲輻射值的方法與系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
PLC (Power Line Communication,電力線通4言)4支術(shù)包含兩個(gè)方面的內(nèi) 容在高壓輸電網(wǎng)和中、低壓配電網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)的窄帶電力線載波通信，和在中 低壓配電線路上實(shí)現(xiàn)的寬帶數(shù)據(jù)通信，即高速PLC。
由于PLC技術(shù)是利用電磁耦合技術(shù)實(shí)現(xiàn)的通信技術(shù)，在負(fù)載和傳輸高頻 信號(hào)時(shí)就必然存在電磁兼容問(wèn)題。高速PLC系統(tǒng)與無(wú)線電業(yè)務(wù)之間的電磁干 擾，是因?yàn)闊o(wú)屏蔽的電力線就相當(dāng)于一些低功率的線性天線，PLC信號(hào)在電 力線上傳輸時(shí)將產(chǎn)生電磁場(chǎng)，可能會(huì)干擾到無(wú)線電接收機(jī)。
電力線通信信道的特征集中表現(xiàn)為電力線物理結(jié)構(gòu)屬性造成信號(hào)較大 的衰減、室內(nèi)電網(wǎng)拓樸結(jié)構(gòu)復(fù)雜、接入端分支較多，網(wǎng)絡(luò)中存在較多的信號(hào) 反射現(xiàn)象，整個(gè)阻抗隨著接入設(shè)備的變化而產(chǎn)生波動(dòng)等等。因此在高速數(shù)據(jù) 傳輸時(shí)，電力線信道呈現(xiàn)出頻率選擇特性、多徑反射性、易受干擾性、高衰 減性等特點(diǎn)，總的說(shuō)來(lái)電力線并不是一個(gè)理想的通信媒介。進(jìn)一步分析可知， 強(qiáng)衰減性、易受干擾性是導(dǎo)致電力線通信對(duì)外輻射增大的主要原因，也是影 響和其他現(xiàn)有的室內(nèi)無(wú)線通信設(shè)備之間共存性的主要因素。
目前電力線通信技術(shù)只涉及到測(cè)量1 ~ 30MHz范圍內(nèi)對(duì)無(wú)線電業(yè)務(wù)千擾， 我國(guó)只是在這個(gè)頻段針對(duì)傳導(dǎo)騷擾做了 一些限制標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于PLC對(duì)其他不同 頻段的干擾并沒(méi)有涉及。現(xiàn)在各種通信設(shè)備迅速發(fā)展，無(wú)線通信頻段基本上 都被分配完畢；雖然各種通信對(duì)同頻段的其他通信影響最大，但是對(duì)于其余 頻段的通信也會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響，這種影響不屬于同頻干擾。電力線通 信對(duì)于低于1MHz和高于30MHz的通信設(shè)備或電子裝備同樣會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的影 響。這點(diǎn)在現(xiàn)有的電力線技術(shù)中并沒(méi)有得到充分的認(rèn)識(shí)。由于PLC的復(fù)雜性，目前其應(yīng)用范圍很狹窄，只是基于證實(shí)其產(chǎn)生的輻
射進(jìn)行了研究，提出了利用參數(shù)矩陣法計(jì)算PLC電磁輻射的方法。參見(jiàn)圖1， 將PLC建模為一種傳輸線的情況。
問(wèn)=
<formula>formula see original document page 7</formula>各段的電壓和電流可以由負(fù)載端的電壓電流值遞推計(jì)算
<formula>formula see original document page 7</formula>
其中Fi。dei、 F,。de2為負(fù)載矩陣，F(xiàn)i至FN為電力線參數(shù)矩陣。然后計(jì)算輻射的
磁場(chǎng)強(qiáng)度
<formula>formula see original document page 7</formula>該方法中矩陣的電流計(jì)算是在負(fù)載端的電流、電壓已知的條件下計(jì)算輻 射，不容易控制電力線中傳輸?shù)男盘?hào)的功率；并且沒(méi)有考慮傳輸OFDM (正 交頻分復(fù)用)信號(hào)的情況，因此沒(méi)有得到具有陷波效應(yīng)電^f茲輻射頻譜，即沒(méi) 有考慮到在頻譜規(guī)范情況下實(shí)際高速PLC的電磁輻射。因此無(wú)法獲得準(zhǔn)確的 電磁輻射值。而且現(xiàn)有技術(shù)的獲取電磁輻射值方法基于傳輸線理論，并沒(méi)有考慮PLC 中的反射路徑的情況，沒(méi)有反映PLC信道的實(shí)際物理特性，因此也無(wú)法對(duì)確
定PLC功率門(mén)限值提供有力的支持。
目前并沒(méi)有能夠靈活控制PLC注入信號(hào)的功率，獲得OFDM (正交頻分復(fù) 用)調(diào)制下相關(guān)的準(zhǔn)確輻射值的方法與系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供了 一種獲取電力線通信的電磁輻射值的方法及系統(tǒng)， 在電力線傳輸正交頻分復(fù)用信號(hào)時(shí)，能準(zhǔn)確地獲得電力線通信的輻射值。本 發(fā)明實(shí)施例的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的
在電力線路中傳輸正交頻分復(fù)用信號(hào)時(shí)，根據(jù)電力線中的電流值、預(yù)置 參數(shù)與電力線路各個(gè)預(yù)置子段的反射能量、透射能量與入射能量的分配關(guān)系， 獲得電力線上每個(gè)所述預(yù)置子段由行波、駐波合成的電流值；
通過(guò)所述的合成的電流值，根據(jù)電偶極子輻射原理獲得電力線通信的電 -磁輻射值。
對(duì)應(yīng)于上述方法，本發(fā)明實(shí)施例還提供了 一種獲取電力線通信電磁輻射
值的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括
電流值獲取單元，用于在電力線路中傳輸正交頻分復(fù)用信號(hào)時(shí)，根據(jù)電 力線中的電流值、預(yù)置參數(shù)與電力線路各個(gè)預(yù)置子段的反射能量、透射能量 與入射能量的分配關(guān)系，獲得電力線上每個(gè)所述預(yù)置子段由行波、駐波合成 的電流值；
電磁輻射獲取單元，用于通過(guò)所述的合成的電流值，根據(jù)電偶極子輻射 原理獲得電力線通信的電^f茲輻射值。
以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)考慮OFMD信號(hào)，考慮電力 線路預(yù)置參數(shù)與電力線路各個(gè)預(yù)置子段的反射能量、透射能量與入射能量的 分配關(guān)系，通過(guò)電偶極子輻射原理獲得電力線通信的電磁輻射值，這個(gè)電磁 輻射值是能夠比較真實(shí)的反映出實(shí)際的環(huán)境中的電磁輻射值。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)PLC線路中一種傳輸線模型示意圖2為本發(fā)明實(shí)施例采用的一種典型的電力線拓樸結(jié)構(gòu)；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例計(jì)算輻射的方法流程圖4為本發(fā)明實(shí)施例計(jì)算結(jié)果同國(guó)際國(guó)內(nèi)輻射標(biāo)準(zhǔn)比較的結(jié)果；
圖5為本發(fā)明實(shí)施例不同功率下PLC輻射強(qiáng)度與距離的關(guān)系；
圖6為本發(fā)明實(shí)施例不同距離下PLC輻射強(qiáng)度與功率的關(guān)系；
圖7為本發(fā)明實(shí)施例PLC干擾對(duì)UWB (Ultra Wideband超寬帶)誤碼率 的測(cè)試系統(tǒng)；
圖8為本發(fā)明實(shí)施例PLC在UWB頻段的干擾頻譜； 圖9為本發(fā)明實(shí)施例被電力線干擾后UWB系統(tǒng)的誤碼率。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明實(shí)施例提供了下述解決方法。
本發(fā)明實(shí)施例是通過(guò)根據(jù)電力線路預(yù)置各個(gè)子段的能量分配關(guān)系，獲得 電力線上每一段由行波、駐波合成的電流值；通過(guò)所述的合成的電流值，根 據(jù)電偶極子輻射原理獲得電力線通信的電磁輻射值的方法獲得距主電力線為 Y米的輻射電場(chǎng)強(qiáng)度。參見(jiàn)圖3:
步驟301:測(cè)量得到電力電路中傳輸?shù)腛FDM信號(hào)的電壓。
該OFDM信號(hào)是符合HomePlug AV協(xié)議規(guī)定的頻i普模板，設(shè)OFDM信 號(hào)由2048個(gè)隨機(jī)數(shù)構(gòu)成；包括頻率范圍、載波的數(shù)量、OFDM保護(hù)間隙、規(guī) 避的廣播頻段等，并且可以得知其信號(hào)發(fā)射功率。
步驟302:測(cè)量得到電力線路拓樸結(jié)構(gòu)中主線路的負(fù)載阻抗。
在實(shí)際測(cè)量時(shí)，可根據(jù)電力線的實(shí)際分布情況，確定電力線分布的拓樸 結(jié)構(gòu)，按照拓樸結(jié)構(gòu)將電力線路分成主線路段(即信號(hào)發(fā)送端到信號(hào)接收端 之間的線路段)和若干支路段，每個(gè)線路段又可以劃分為若干的預(yù)置子段， 每個(gè)線路段劃分的預(yù)置子段的數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置。為方便后續(xù)說(shuō)明， 可將此步驟測(cè)得的主線路的負(fù)載阻抗設(shè)為X歐姆。步驟303:根據(jù)電力線路預(yù)置參數(shù)與電力線路各個(gè)預(yù)置子段的反射能量、 透射能量與入射能量的分配關(guān)系，獲得電力線上每一段由行波、駐波合成的 電流值。
電力線信道存在多徑、并在計(jì)算中涉及到頻率選擇性、衰減及阻抗的隨機(jī) 性等因素。信號(hào)源端可以接收到經(jīng)過(guò)信道傳輸后的發(fā)射信號(hào)，整個(gè)電力線上 高頻信號(hào)呈現(xiàn)出行波和駐波的特性；因此該步驟中由于電力線信道多徑產(chǎn)生 的衰減計(jì)算方法具體為
(1) 電力線路中傳輸?shù)男盘?hào)在網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)過(guò)多次反射后，大部分反射信號(hào) 經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離的傳輸將衰減到可以忽略的程度。本發(fā)明采用回波傳輸函數(shù)方法， 將傳輸信道中AA個(gè)反射波合并成一個(gè)脈沖響應(yīng)，即得到公式(1):
W順 (1)
,.=i
其中,Ti是反射波的延時(shí)，與傳輸環(huán)境和路徑成正比；",'是信號(hào)幅度，cc(/) 為衰減系數(shù)，該系數(shù)不僅取決于電纜的長(zhǎng)度，而且也取決于信號(hào)的頻率。實(shí) 際情況中家庭內(nèi)部電力線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，通信的高頻信號(hào)傳輸情況可以 經(jīng)過(guò)式(1)疊加表示出來(lái)。
(2) 電力線信號(hào)衰減分析
電力線通信中高頻信號(hào)衰減受電纜長(zhǎng)度以及頻率的影響。這種傳導(dǎo)衰減 可以分解為天線模和傳輸線模，經(jīng)過(guò)特性分析，電力線上的傳導(dǎo)衰減傳輸線 模分量比天線模分量占優(yōu)勢(shì)，因而可以用電力線上的衰減傳輸線模分量近似 表示整個(gè)傳導(dǎo)衰減。由平行傳輸線理論，單位長(zhǎng)度的傳輸線的傳輸系數(shù)r
r = # + + _/wC) + (2)
其中尺丄，G和C是電力線的基本電參數(shù)。當(dāng)信號(hào)頻率在lMHz和30MHz 之間，i 口 c;丄，G口 c;C，化簡(jiǎn)得
—Zi+yWZ^ (3)經(jīng)過(guò)分析可知，H的含義是指趨膚效應(yīng)的影響，丄GZ,是指電力線絕 緣材料的絕緣損耗。單位長(zhǎng)度電線的電阻抗主要由趨膚效應(yīng)所決定，并且和
V7成正比。單位長(zhǎng)度電纜的電導(dǎo)率g主要受介電材料，例如pvc塑料的耗
散系數(shù)影響，和頻率/成比例。因此電力線傳輸在30MHz以?xún)?nèi)頻率信號(hào)的信 道是一個(gè)和頻率/有關(guān)的衰落信道，傳輸系數(shù)r中的實(shí)數(shù)部分a為衰減系數(shù)可 以寫(xiě)成
<formula>formula see original document page 11</formula>(4)
其中常數(shù)^和^主要由材料和環(huán)境綜合而成。進(jìn)一步改寫(xiě)可得
(5)<formula>formula see original document page 11</formula>
一般一個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)的構(gòu)成材料都是一種類(lèi)型，因此系數(shù)^,^，都是常數(shù)， 而《可以根據(jù)試驗(yàn)測(cè)得，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，取值范圍一般在0.5-0.7 之間?？傊麄€(gè)電力線在高頻段的信號(hào)衰減可以寫(xiě)成
可)=1>,哮歸+辨-(6) 從電力線高頻信號(hào)的物理傳輸機(jī)制出發(fā)得到這個(gè)信號(hào)模型，得出的測(cè)量
結(jié)果將在實(shí)際計(jì)算中得到證實(shí)。而且由實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)表明，在lMHz到30MHz 范圍內(nèi)幅度系數(shù)《與頻率相關(guān)性不大，可以當(dāng)成實(shí)數(shù)來(lái)處理。
雖然局域網(wǎng)內(nèi)部一般有十幾個(gè)接入點(diǎn)，整個(gè)線路中包含很多反射信號(hào)， 但是實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示，接收機(jī)附近的端點(diǎn)產(chǎn)生的反射信號(hào)對(duì)接收端有較大 影響，其余的接入點(diǎn)由于距離相對(duì)較遠(yuǎn)，反射波在線路中衰減近似為零，而 且各條反射線路上的延遲近似相同,即相位變化/。'^保持一致。因此對(duì)電力線 上任意一個(gè)多徑接收機(jī)，信號(hào)模型可以化簡(jiǎn)為<formula>formula see original document page 12</formula>這個(gè)簡(jiǎn)化模型描述了典型的電力線信道頻率響應(yīng)曲線。模型的精確性取
決于反射路徑的數(shù)目iV， w被考慮的越多，模型的精確性就會(huì)越高。
公式(7)只是針對(duì)計(jì)算接收端的電力線信道頻率響應(yīng)值來(lái)說(shuō)的，本發(fā)明 實(shí)施例通過(guò)公式(7)的思想，在考慮反射波的技術(shù)上，獲得電力線上每一段 由行波、駐波合成的電流值
在電力線上傳輸高頻信號(hào)，如前文所分析，在線路中存在多重反射波的 現(xiàn)象。在將電力線路中的OFDM信號(hào)電流經(jīng)過(guò)傅立葉變換后，得到頻域的電流 值；然后，如公式(8)所示，通過(guò)能量分配參數(shù)gi來(lái)調(diào)整反射波的分量，得 到每一段的行波、駐波的合成表達(dá)式。為了得到準(zhǔn)確的表達(dá)式，其中基于經(jīng) 驗(yàn)值的能量分配參數(shù)gi可以在實(shí)測(cè)的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整。高頻信號(hào)在電力線的開(kāi) 路終端會(huì)產(chǎn)生反射折回，并與后一時(shí)刻反方向部分相互干"l尤而產(chǎn)生駐波，電 力線路中的電流為行波和駐波的合成。此時(shí)線上第/段第乂個(gè)所述預(yù)置子段的電 流信號(hào)分布可表示為
/,.(/) = / (6。+M尸H/-乂2"(W + g《—( +^")'W27^( )] (8)
其中乙(/)為頻率/處信號(hào)的電流值，可由步驟301中得到的正交頻分復(fù) 用信號(hào)的時(shí)域電壓經(jīng)傅立葉變換到頻域后，除以步驟302得到的阻抗得到此 電流值，/ij為第/段第)個(gè)所述預(yù)置子段相對(duì)于信號(hào)源端的距離，《，&、 6Q、 ^為
預(yù)置的系數(shù)，vf又光速。
本實(shí)施例中采用公式(8)計(jì)算電力線上的電流分布。
由于電力線的實(shí)際拓樸方式有多種形式，為了在文中能夠?qū)⒈景l(fā)明實(shí)施 例介紹清楚，本發(fā)明實(shí)施例選擇其中一種典型的電力線拓樸結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)量和 計(jì)算。本實(shí)施例采用如圖2的拓樸結(jié)構(gòu)。該拓樸結(jié)構(gòu)一條主干線路Ll,為A 至E;三條開(kāi)端分支L2為B至F; L3為C至G; L4為D至H。為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)， A和E的阻抗是匹配的，中間節(jié)點(diǎn)為B,C,D,接入點(diǎn)F,QH是對(duì)信號(hào)產(chǎn)生反射的節(jié)點(diǎn)，反射系數(shù)為rfl,傳輸系數(shù)為tij,其中i-l， 2， 7,每一個(gè)i段又會(huì) 劃分成多個(gè)小段，j為第/段第乂個(gè)預(yù)置子段；其中1為A至B, 2為B至C， 3為C 至D， 4為D至E, 5為B至F, 6為C至G， 7為D至H，即鴻4圣凄t。各段電纜是 同一型號(hào)，對(duì)空間任意一點(diǎn)的輻射，都是由這七段線路共同作用的結(jié)果。
其次我們依據(jù)實(shí)際的測(cè)量手段對(duì)PLC，距離主電力線近場(chǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行的 輻射電場(chǎng)測(cè)量，例如在Y米處，得到一個(gè)近場(chǎng)的電磁輻射值。
在基于圖2的拓樸結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，N取7，主分支分成1000份，各分支分 成M-200份，卩=2兀/人，X為波長(zhǎng)，/ =Vm/X，此處的X為圖2中A、 E兩點(diǎn)負(fù) 載阻抗，假設(shè)X為50歐姆，Vm步驟301中測(cè)量得到的正交頻分復(fù)用信號(hào)頻 域值電壓信號(hào)的傅立葉變換，/ij為第/段第乂個(gè)所述預(yù)置子段相對(duì)于信號(hào)源端的
距離，對(duì)于七個(gè)分支，各參數(shù)預(yù)置為g!， g2， g3， g4, g5， g6， g7; gi為一個(gè)能
量分配參數(shù)，bi為傳輸參數(shù)，q為指數(shù)常數(shù)；這些參數(shù)可以根據(jù)不同的實(shí)際電 路拓樸結(jié)構(gòu)的情況預(yù)置不同的數(shù)值。假設(shè)這七個(gè)分支gi的值分別為g, =0.64, g2 = 0.48, g3 = 0.34, g4 = 0.23， g5=1.0, g6=1.0, g7=1.0， bi的值分別為b(^0, b產(chǎn)7.8xl0 —1Gs/m， f為頻率，f^0.5,Vp取光速。
基于圖2的基礎(chǔ)，最后得到/(/)為一個(gè)函數(shù)表達(dá)式，因?yàn)檩斎胗?048 個(gè)，計(jì)算出來(lái)的/(/)有2048 x 7000個(gè)。為了后續(xù)精確的計(jì)算輻射場(chǎng)，本發(fā) 明實(shí)施例將每一個(gè)分支又分成了多個(gè)小段來(lái)計(jì)算，例如將主線路A至E分成了 IOOO段，在頻率為IOOK處，主干線第IO段的一個(gè)電流為5.06x10 —1G+j5.91xlO -10A。
相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中采用矩陣的計(jì)算方式來(lái)說(shuō)，本發(fā)明考慮反射路徑，適 應(yīng)于多支路PLC結(jié)構(gòu)。并且本發(fā)明實(shí)施例計(jì)算的源信號(hào)是基于OFDM信號(hào)的 基礎(chǔ)，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)有更高的準(zhǔn)確性與真實(shí)性。
步驟304:獲得電力線上每一段由行波、駐波合成的電流值后，根據(jù)電偶 極子輻射原理獲得電力線通信測(cè)試點(diǎn)的電磁輻射值。
高頻信號(hào)在電力線上傳輸可以近似將整個(gè)線路分割成M個(gè)相同長(zhǎng)度的電 力線路預(yù)置子段，空間中任意一點(diǎn)的輻射值均可認(rèn)為是這M個(gè)電力線路預(yù)置子段，共同輻射的疊加。具體來(lái)說(shuō)，被均分成M段的電力線路預(yù)置子段的基 本性能參數(shù)一致，每段電力線路預(yù)置子段上的激發(fā)電流可以認(rèn)為是該段電力 線上高頻信號(hào)電流平均值，平均電流都是隨距離增加而衰減的分布。該段電 流經(jīng)過(guò)在滿(mǎn)足一定的條件下向空間輻射，再經(jīng)過(guò)將各個(gè)電力線路預(yù)置子段的 輻射場(chǎng)迭加求和得到整段電力線在空間任意點(diǎn)產(chǎn)生的輻射。在迭加的時(shí)候， 需要考慮各個(gè)電力線路預(yù)置子段輻射的空間方位和時(shí)間相位上的關(guān)系。如果
需要遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域的輻射場(chǎng)，可以由式(9)計(jì)算獲得。
當(dāng)電力線上單向傳輸高頻信號(hào)時(shí)，以/代表輸入端信號(hào)強(qiáng)度，則天線上的
w幼
電流分布可表示為"，A為信號(hào)沿電力線傳播的相位常數(shù)。電力線被分為
M個(gè)電力線路預(yù)置子段后，其中任意一個(gè)電力線路預(yù)置子段在距離其中心點(diǎn) 為r處產(chǎn)生的場(chǎng)為
<formula>formula see original document page 14</formula>
其中/7-7。-120;r, A/為電力線路預(yù)置子段的長(zhǎng)度，I為電力線每一段由 行波、駐波合成的電流值；A為信號(hào)的工作波長(zhǎng)，A^2;r/義是高頻信號(hào)產(chǎn)生的電 磁波在空間々某質(zhì)中傳播的相位常數(shù)，0為電力線路預(yù)置子段軸與待測(cè)點(diǎn)向徑之 間的夾角。例如在頻率為100k處，主干線上的第10段，AEr = 2.13 x 10_11V/m， △ EP = 1.14 x 10 — /m。
取單個(gè)電力線路預(yù)置子段中間點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度電力線路預(yù)置子段激發(fā)電 流，因此沿著電力線的每個(gè)電力線路預(yù)置子段的激發(fā)電流都是相應(yīng)衰減和確 定的。因此電力線在空間待測(cè)點(diǎn)處產(chǎn)生的總的輻射場(chǎng)為公式(9)的矢量疊力口<formula>formula see original document page 15</formula>)e (10b)
其中M為電力線路預(yù)置子段的個(gè)數(shù)；ri為電力線路預(yù)置子段中心點(diǎn)到被 測(cè)點(diǎn)的距離，其中i為自然數(shù)，且1 < i <M。
在得到電磁輻射值后，參見(jiàn)圖4，為本發(fā)明實(shí)施例獲得的電磁輻射結(jié)果與 國(guó)際國(guó)內(nèi)輻射標(biāo)準(zhǔn)的比較結(jié)果的一個(gè)實(shí)例。
步驟305:判斷步驟304中的獲得的結(jié)果與實(shí)際電力線路中傳輸?shù)男盘?hào) 對(duì)應(yīng)的近場(chǎng)測(cè)試結(jié)果是否相同。若相同則確定參數(shù)gi，《，、為獲取遠(yuǎn)場(chǎng)電 磁輻射值的參數(shù)，執(zhí)行步驟306;若不相同則執(zhí)行步驟307;
步驟306:重新獲得遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試點(diǎn)坐標(biāo)，按照步驟303至304的方法獲得遠(yuǎn) 場(chǎng)測(cè)試點(diǎn)電磁輻射值，執(zhí)行步驟308。
步驟307:調(diào)整參數(shù)gi,仏6(), &，，重新進(jìn)行步驟303至步驟304。
步驟308:判斷步驟306計(jì)算得到的功率對(duì)應(yīng)的輻射值是否符合FCC標(biāo) 準(zhǔn)。若在該功率值對(duì)應(yīng)的輻射值不符合FCC標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候，執(zhí)行步驟309;若 符合則該輻射值可以設(shè)置為輻射門(mén)限值，其對(duì)應(yīng)的功率值為相同環(huán)境下功率 門(mén)限值,執(zhí)行步驟310。
步驟309:將發(fā)射功率進(jìn)行調(diào)整，按照步驟303-304的方法重新獲取輻射 值，重新執(zhí)行步驟308。
步驟310:電力線;洛中傳輸?shù)男盘?hào)對(duì)應(yīng)的PLC的功率值與輻射值是否與 功率門(mén)限值、輻射門(mén)限值匹配。若不匹配則執(zhí)行步驟311，若相同則執(zhí)行步驟 312。
步驟311:調(diào)整電力線路中傳輸?shù)男盘?hào)對(duì)應(yīng)的功率值、輻射值與功率門(mén)限 值、輻射門(mén)限值相一致；
步驟312:不做任何動(dòng)作，說(shuō)明PLC對(duì)周?chē)姟菲澀h(huán)境無(wú)污染。通過(guò)上述的方法，能夠得到如圖5所示，不同功率下PLC輻射強(qiáng)度與距
離的關(guān)系；如圖6所示，不同距離下PLC輻射強(qiáng)度與功率的關(guān)系。通過(guò)對(duì)比 FCC標(biāo)準(zhǔn)，很容易確定PLC對(duì)周?chē)h(huán)境有無(wú)污染有很大幫助。
進(jìn)一步，利用獲得的測(cè)試點(diǎn)的準(zhǔn)確電磁輻射值，通過(guò)采樣率轉(zhuǎn)換、傅立 葉變換得到UWB頻段的輻射騷擾，將該P(yáng)LC的輻射騷擾值注入測(cè)試UWB 誤碼率的系統(tǒng)中。參見(jiàn)圖7PLC干擾對(duì)UWB誤碼率的測(cè)試系統(tǒng)。
該系統(tǒng)采用隨機(jī)數(shù)PPM (脈沖位置調(diào)制)方式，當(dāng)然還可以采用其它的 調(diào)制方式，例如PAM (脈沖幅度調(diào)制)等。首先由隨機(jī)數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生發(fā)送的 數(shù)據(jù)序列，經(jīng)過(guò)PPM、脈沖成形后發(fā)射出去，經(jīng)過(guò)信道傳播，由接收機(jī)解調(diào)。 其中在信道傳播中疊加具有一定比特能量噪聲比的本底高斯噪聲，這樣就可 以計(jì)算UWB系統(tǒng)的誤碼率。PLC的電磁輻射信號(hào)通過(guò)采樣率轉(zhuǎn)換、FFT(傅 立葉變換)變換后可以獲得在UWB頻段(3.1G-10.6G)的噪聲。將該噪聲疊 加到信道中的本底噪聲上，即可得到在PLC電磁輻射的情況下對(duì)UWB系統(tǒng) 的誤碼率的影響。
由比特能量噪聲比計(jì)算本底噪聲
乂=10滿(mǎn) (11) 誤碼率=誤比特個(gè)數(shù)/發(fā)送總比特?cái)?shù)(12)
其中7Vo為本底噪聲，&為比特能量噪聲比。實(shí)例中取比特能量噪聲比S,，按照公式(11 )即可計(jì)算本底噪聲。設(shè)輸入信號(hào)的采樣點(diǎn)數(shù)為2048 點(diǎn)，在不同比特能量噪聲比的情況下計(jì)算系統(tǒng)誤比特的個(gè)數(shù)，則誤碼率=誤比 特的個(gè)數(shù)/2048。
將PLC的輻射電場(chǎng)值通過(guò)采樣率轉(zhuǎn)換，按照奈奎斯特采樣定理，由60M 赫茲的采樣轉(zhuǎn)換到20G赫茲的采樣，然后將3.1G-10.6G赫茲頻段的噪聲取出， 既可以得到PLC對(duì)UWB頻段的輻射干擾，如圖8所示。將此干擾加上本底 噪聲后作為干擾，然后重新計(jì)算UWB系統(tǒng)的誤碼率。通過(guò)該方法，反復(fù)的計(jì) 算，能夠得到誤碼率曲線，如圖9所示。得到所述誤碼率后，判斷其誤碼率 是否超過(guò)預(yù)置的誤差范圍，若超過(guò)則將實(shí)際環(huán)境中的發(fā)射功率進(jìn)行調(diào)整調(diào)整， 直至所述誤碼率不超過(guò)預(yù)置的誤差范圍。本發(fā)明實(shí)施例還提供了 一種獲取電力線通信電磁輻射值的系統(tǒng)，其特征
在于，該系統(tǒng)包括電流值獲取單元、電》茲輻射值獲取單元；
電流值獲取單元，在電力線路中傳輸正交頻分復(fù)用信號(hào)時(shí)，根據(jù)電力線 中的電流值、預(yù)置參數(shù)與電力線路各個(gè)預(yù)置子段的反射能量、透射能量與入 射能量的分配關(guān)系，獲得電力線上每個(gè)所述預(yù)置子段由行波、駐波合成的電
流值；
電磁輻射獲取單元，用于通過(guò)所述的合成的電流值，根據(jù)電偶極子輻射 原理獲得電力線通信的電^f茲輻射值。
由于計(jì)算電流值時(shí)能夠調(diào)整參數(shù)，為了能夠得到準(zhǔn)確的參數(shù)，該系統(tǒng)還
包括測(cè)試判斷單元、參數(shù)調(diào)整單元；
判斷單元，用于根據(jù)得到的所述被測(cè)點(diǎn)的電磁輻射值與預(yù)先測(cè)試得到的 所述被測(cè)點(diǎn)電磁輻射值是否相等。
參數(shù)調(diào)整單元，用于在所述判斷單元的判斷結(jié)果為不相等的情況下，根
據(jù)所述判斷結(jié)果調(diào)整獲得所述合成電流值的預(yù)置參數(shù)，直至所述的電磁輻射
值與所述測(cè)試的輻射值相等。
為了能夠得到電力線通信電磁輻射值與輻射標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系，并根據(jù)得到的 關(guān)系調(diào)整電力線通信的發(fā)射功率，該系統(tǒng)還包括標(biāo)準(zhǔn)判斷單元、功率調(diào)整單 元；標(biāo)準(zhǔn)判斷單元，用于判斷獲得的電力線通信的電磁輻射值是否低于輻射 標(biāo)準(zhǔn)或超過(guò)輻射標(biāo)準(zhǔn)；
功率調(diào)整單元，用于當(dāng)所述標(biāo)準(zhǔn)判斷單元的判斷結(jié)果為高于輻射標(biāo)準(zhǔn)的 情況下，將電力線^^中傳輸?shù)男盘?hào)對(duì)應(yīng)的發(fā)射功率調(diào)整為不大于與輻射標(biāo)準(zhǔn) 對(duì)應(yīng)的發(fā)射功率。
為了能夠得到電力線通信電磁輻射值對(duì)超寬帶系統(tǒng)的干擾的誤碼率，并 根據(jù)得到的關(guān)系調(diào)整電力線通信的發(fā)射功率，
該系統(tǒng)進(jìn)一步包括誤碼率獲取單元、誤碼率判斷單元；
誤碼率獲取單元，用于獲取在電力線通信電磁輻射的情況下對(duì)應(yīng)超寬帶 系統(tǒng)的誤碼率；
誤碼率判斷單元，用于判斷所述的誤碼率是否超過(guò)預(yù)置的誤差范圍或不超過(guò)預(yù)置的誤差范圍；
功率調(diào)整單元，進(jìn)一步用于通過(guò)所述的超過(guò)預(yù)置的誤差范圍的判斷結(jié)果， 將電力線路中傳輸?shù)男盘?hào)對(duì)應(yīng)的發(fā)射功率進(jìn)行調(diào)整，直至誤碼率不超過(guò)預(yù)置 的誤差范圍。
以上對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)闡述。本發(fā)明通過(guò)考慮OFMD信號(hào)， 考慮電力線路預(yù)置參數(shù)與電力線路各個(gè)預(yù)置子段的反射能量、透射能量與入 射能量的分配關(guān)系，通過(guò)電偶極子輻射原理獲得電力線通信的電磁輻射值， 這個(gè)電磁輻射值是能夠比較真實(shí)的反映出實(shí)際的環(huán)境中的電磁輻射值。
并且，由于寬帶通信系統(tǒng)是信息社會(huì)的重要前提，寬帶電力線通信技術(shù) 在不因無(wú)意輻射而影響無(wú)線電業(yè)務(wù)的前提下，應(yīng)當(dāng)運(yùn)行于可能達(dá)到的最大能 力狀態(tài)，發(fā)揮最大的技術(shù)潛能。因此針對(duì)寬帶電力線通信系統(tǒng)，新的限值標(biāo) 準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)保證所有已在正常使用中的各種系統(tǒng)(UWB,GPS ， WCDMA，GMS等) 無(wú)須改造而能夠正常使用。
電力線通信使用的頻率是l ~ 30MHz,全球的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化程度很低。由于國(guó) 內(nèi)開(kāi)展PLC接入的研究和應(yīng)用時(shí)間相對(duì)歐洲和北美滯后，當(dāng)前的研究工作是在 國(guó)外研發(fā)的芯片基礎(chǔ)上做二次開(kāi)發(fā)層產(chǎn)品，所以國(guó)內(nèi)沒(méi)有PLC輻射相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn) 和規(guī)范?，F(xiàn)階段只能用套用通信產(chǎn)品和家電產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)。因此本發(fā)明提供了 一種獲得輻射門(mén)限值的方法，通過(guò)輻射門(mén)限值確定功率門(mén)限值的方法，通過(guò) 該限制調(diào)整PLC的功率。
使得PLC的應(yīng)用，既要滿(mǎn)足與現(xiàn)有通信系統(tǒng)的共存，又在提高功率到最大 限值內(nèi)，以滿(mǎn)足電力線通信對(duì)寬帶高速率的需求。
通過(guò)本發(fā)明實(shí)施例，可以根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)合的需要評(píng)估PLC對(duì)無(wú)線通信系 統(tǒng)的干擾程度，并給出功率限值標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明實(shí)施例驗(yàn)證了寬帶電力線通信 的發(fā)射功率在10mw以?xún)?nèi)、在1米，3米，IO米的距離以?xún)?nèi)的電磁輻射場(chǎng)符合已 有規(guī)定，是可以與無(wú)線通信系統(tǒng)共存的。在此功率限定的基礎(chǔ)上可通過(guò)采用 新的信號(hào)調(diào)制解調(diào)技術(shù)來(lái)得到更高的傳輸速率。
以上對(duì)本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種獲取電力線通信電^f茲輻射值的方法與行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想； 同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式
及 應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明 的限制。
權(quán)利要求
1、一種獲取電力線通信電磁輻射值的方法，其特征在于，該方法包括在電力線路中傳輸正交頻分復(fù)用信號(hào)時(shí)，根據(jù)電力線中的電流值、預(yù)置參數(shù)與電力線路各個(gè)預(yù)置子段的反射能量、透射能量與入射能量的分配關(guān)系，獲得電力線上每個(gè)所述預(yù)置子段由行波、駐波合成的電流值；通過(guò)所述的合成的電流值，根據(jù)電偶極子輻射原理獲得電力線通信的電磁輻射值。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲取電力線通信電磁輻射值的方法，其特征在 于，所述電力線上每個(gè)所述預(yù)置子段由行波、駐波合成的電流值由下式確定]其中/ (f)為頻率f處信號(hào)的電流值，/ij為第/^:第y'個(gè)所述預(yù)置子段相對(duì)于 信號(hào)源端的距離，《，&、 &、 h為預(yù)置的參數(shù)，v^又光速。
3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的獲取電力線通信電磁輻射值的方法，其特征 在于，所述根據(jù)電偶極子輻射原理獲得電力線通信的電磁輻射值的方法為首先獲得任意一個(gè)所述預(yù)置子段在距離其中心點(diǎn)為r處產(chǎn)生的輻射值<formula>formula see original document page 2</formula>77 = 70= 120;r, I為所述預(yù)置子段由行波、駐波合成的電流值；A/為所 述預(yù)置子段的長(zhǎng)度，；i為信號(hào)的工作波長(zhǎng)，A^2;r/A是高頻信號(hào)產(chǎn)生的電磁波在 空間媒質(zhì)中傳播的相位常數(shù)，e為所述預(yù)置子段軸與待測(cè)點(diǎn)向徑之間的夾角；將電力線路中的各個(gè)所述預(yù)置子段在空間待測(cè)點(diǎn)處產(chǎn)生的輻射進(jìn)行疊 加，得到電力線在空間待測(cè)點(diǎn)處產(chǎn)生的總的輻射值其中M為電力線工洛預(yù)置子^:電流元的個(gè)lt， r;為電力線^各中第i個(gè)所述預(yù)置 子段中心點(diǎn)到被測(cè)點(diǎn)的距離，其中i為自然數(shù)，且l《i《M。
4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的獲取電力線通信電磁輻射值的方法，其特征在 于，得到電力線通信電磁輻射值后，進(jìn)一步包括比較根據(jù)所述E二V^^ 得到的所述被測(cè)點(diǎn)的輻射值與預(yù)先測(cè) 試得到的所述被測(cè)點(diǎn)輻射值是否相等，若不相等則調(diào)整所述參數(shù)g, &、 60、&，使根據(jù)所述E二V^r 得到的所述被測(cè)點(diǎn)輻射值與所述被測(cè)點(diǎn)的 測(cè)試輻射值相同。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1至4其中之一所述的獲取電力線通信電磁輻射值的方 法，其特征在于，所述根據(jù)電偶極子輻射原理獲得電力線通信的電磁輻射值 后，進(jìn)一步包括將獲得的電力線通信的電磁輻射值對(duì)比輻射標(biāo)準(zhǔn)，若不相同，則將電力 線路中傳輸?shù)男盘?hào)對(duì)應(yīng)的發(fā)射功率調(diào)整到不大于輻射標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的發(fā)射功率。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲取電力線通信電磁輻射值的方法，其特征在 于，所述根據(jù)電偶極子輻射原理獲得電力線通信的電磁輻射值后，進(jìn)一步包 括將該電磁輻射值轉(zhuǎn)換為超寬帶頻段的輻射騷擾，將所述的輻射騷擾疊加 到信道中的本底噪聲上，獲得在電力線通信電磁輻射的情況下對(duì)超寬帶系統(tǒng) 的誤碼率。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的獲取電力線通信電磁輻射值的方法，其特征在 于，得到所述誤碼率后，判斷其誤碼率是否超過(guò)預(yù)置的誤差范圍，若超過(guò)則 將電力線路中傳輸?shù)男盘?hào)對(duì)應(yīng)的發(fā)射功率進(jìn)行調(diào)整，直至所述誤碼率不超過(guò)預(yù)置的誤差范圍。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6至7其中之一所述的獲取電力線通信電磁輻射值的方 法，其特征在于，所述獲得在電力線通信電磁輻射的情況下對(duì)應(yīng)超寬帶系統(tǒng) 的誤碼率的方法為計(jì)算在加載有所述的輻射騷擾后的超寬帶系統(tǒng)誤比特的個(gè)數(shù)，將得到的 所述誤比特個(gè)數(shù)除以系統(tǒng)發(fā)送的總比特?cái)?shù)獲得誤碼率。
9、 一種獲取電力線通信電磁輻射值的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括電流值獲取單元，用于在電力線路中傳輸正交頻分復(fù)用信號(hào)時(shí)，根據(jù)電 力線中的電流值、預(yù)置參數(shù)與電力線路各個(gè)預(yù)置子段的反射能量、透射能量 與入射能量的分配關(guān)系，獲得電力線上每個(gè)所述預(yù)置子段由行波、駐波合成 的電流值；電磁輻射獲取單元，用于通過(guò)所述的合成的電流值，根據(jù)電偶極子輻射 原理獲得電力線通信的電^F茲輻射值。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的獲取電力線通信電磁輻射值的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括判斷單元，用于根據(jù)得到的所述被測(cè)點(diǎn)的電磁輻射值與預(yù)先測(cè)試得到的 所述被測(cè)點(diǎn)電磁輻射值是否相等。參數(shù)調(diào)整單元，用于在所述判斷單元的判斷結(jié)果為不相等的情況下，根據(jù)所述判斷結(jié)果調(diào)整獲得所述合成電流值的預(yù)置參數(shù)，直至所述的電磁輻射值與所述測(cè)試的電磁輻射值相等。
11、 根據(jù)權(quán)利要求9、 IO任一所述的獲取電力線通信電磁輻射值的系統(tǒng)， 其特征在于，該系統(tǒng)進(jìn)一 步包括標(biāo)準(zhǔn)判斷單元，用于判斷獲得的電力線通信的電磁輻射值是否低于輻射 標(biāo)準(zhǔn)或超過(guò)輻射標(biāo)準(zhǔn)；功率調(diào)整單元，用于當(dāng)所述標(biāo)準(zhǔn)判斷單元的判斷結(jié)果為高于輻射標(biāo)準(zhǔn)的 情況下，將電力線路中傳輸?shù)男盘?hào)對(duì)應(yīng)的發(fā)射功率調(diào)整為不大于與輻射標(biāo)準(zhǔn) 對(duì)應(yīng)的發(fā)射功率。
12、 根據(jù)權(quán)利要求9、 IO任一所述的獲取電力線通信電磁輻射值的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括誤碼率獲取單元，用于獲取在電力線通信電磁輻射的情況下對(duì)應(yīng)超寬帶系統(tǒng)的誤碼率；誤碼率判斷單元，用于判斷所述的誤碼率是否超過(guò)預(yù)置的誤差范圍或不 超過(guò)預(yù)置的誤差范圍；功率調(diào)整單元，進(jìn)一步用于通過(guò)所述的超過(guò)預(yù)置的誤差范圍的判斷結(jié)果， 將電力線路中傳輸?shù)男盘?hào)對(duì)應(yīng)的發(fā)射功率進(jìn)行調(diào)整，直至誤碼率不超過(guò)預(yù)置 的誤差范圍。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種獲取電力線通信電磁輻射值的方法，該方法包括在電力線路中傳輸正交頻分復(fù)用信號(hào)時(shí)，根據(jù)電力線中的電流值、預(yù)置參數(shù)與電力線路各個(gè)預(yù)置子段的反射能量、透射能量與入射能量的分配關(guān)系，獲得電力線上每個(gè)所述預(yù)置子段由行波、駐波合成的電流值；通過(guò)所述的合成的電流值，根據(jù)電偶極子輻射原理獲得電力線通信的電磁輻射值。對(duì)應(yīng)于該方法，本發(fā)明還提供了一種獲取電力線通信電磁輻射值的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括電流值獲取單元與電磁輻射獲取單元。
文檔編號(hào)G01R29/08GK101294998SQ20071009722
公開(kāi)日2008年10月29日 申請(qǐng)日期2007年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月28日
發(fā)明者呂英華, 張洪欣, 勇 徐, 柳海波, 王登偉, 王野秋, 賀鵬飛, 彪 陽(yáng) 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司;北京郵電大學(xué)