[發(fā)明專利]一種電力線通信與光通信結(jié)合的通信方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210252064.1
• 申請日: 2012-07-19
• 公開（公告）號: CN102820909A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋健;楊昉;顏克茜;王勁濤;張超
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: H04B3/54
• 分類號: H04B3/54;H04L1/06;H04L27/26;H04Q11/00
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電力線通信與光通信結(jié)合的通信方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展，高速擴(kuò)張的無線通信業(yè)務(wù)需求與頻譜資源矛盾日益加劇，探索新的頻譜資源已經(jīng)成為當(dāng)今無線通信領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題。光通信作為一種以光波為信息傳輸載體的新興無線通信技術(shù)，具有傳輸頻帶寬、通信容量大、安全環(huán)保、無電磁干擾、無需占用現(xiàn)有頻譜資源等優(yōu)點(diǎn)，在近年來備受關(guān)注。

自上世紀(jì)90年代以來，快速發(fā)展的LED技術(shù)取代傳統(tǒng)的光源在照明領(lǐng)域得到推廣應(yīng)用。目前，市面上主要采用的是通過藍(lán)光激發(fā)YAG熒光粉產(chǎn)生白光的白光LED。與傳統(tǒng)照明設(shè)備相比，LED具有體積小、功耗低、壽命長、環(huán)保節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。響應(yīng)靈敏度高、快速調(diào)制等特性也使得LED非常適用于作中短距離的高速無線通信系統(tǒng)的光源。

建立在白光LED技術(shù)上的光通信系統(tǒng)，可以發(fā)出肉眼難以察覺的高速閃爍的明暗信號傳遞信息，在照明的同時提供速率高達(dá)數(shù)百兆每秒的大容量通信服務(wù)。與其他傳統(tǒng)無線通信方式比較，光通信具有以下優(yōu)點(diǎn)：一、光通信的照明光源可以安裝在任何地方，只要光照的地方均能實(shí)現(xiàn)信號覆蓋，減少了覆蓋盲區(qū)，接入方便快捷；二、光通信的信源發(fā)射功率一般不受限制，不會因?yàn)榈桶l(fā)射功率影響系統(tǒng)性能；三、提供了超寬的光頻譜，不需要無線電頻譜申請；四、安全環(huán)保，不產(chǎn)生電磁干擾也不受電磁干擾影響，在一些特殊場合中非常適用，如煤礦安全生產(chǎn)、醫(yī)療監(jiān)護(hù)、海洋勘探等；五、光穿透能力差，容易防止外泄，通信保密性好。

由于LED發(fā)光器件本身需要電流進(jìn)行驅(qū)動，能夠自然而然與電力線連接在一起，因此邏輯上可以將電力線網(wǎng)絡(luò)和LED光通信的結(jié)合看成是一個渾然一體的天然網(wǎng)絡(luò)，其中電力線網(wǎng)絡(luò)是短距離的骨干網(wǎng)，一端與光纖等構(gòu)成的大容量城域網(wǎng)/廣域網(wǎng)相聯(lián)；另一端與LED自然相聯(lián)，將信息以無線光通信的下行方式通過LED發(fā)射出去，并可利用電力線或者同樣利用無線光通信的方式實(shí)現(xiàn)上行的信息傳輸。電力線不僅給LED供電，也作為LED光通信的信號來源。電力線通信與光通信結(jié)合的通信技術(shù)，可以令兩者優(yōu)勢互為補(bǔ)充進(jìn)行寬帶高速信號傳輸，建立魯棒高效通信系統(tǒng)。

與采用電纜、光纖等其他傳輸媒介作為LED接口相比，電力線接入的光通信系統(tǒng)具有許多優(yōu)勢：一、電力線系統(tǒng)基本覆蓋所有居室，是目前覆蓋面積最廣、接入人數(shù)最多的網(wǎng)絡(luò)，可以方便地提供接入服務(wù)；二、采用現(xiàn)有配電線路可以避免額外架設(shè)線路所需的資金投入，也不需要破壞原有的裝修，工程實(shí)施簡單；三、既可以進(jìn)行語音、圖像、視頻等大容量傳輸，又便于實(shí)現(xiàn)家庭組網(wǎng)、智能家電控制，為物聯(lián)網(wǎng)提供了物理基礎(chǔ)。

要實(shí)現(xiàn)電力線通信與光通信結(jié)合的通信系統(tǒng)，存在著一些問題：一、如何實(shí)現(xiàn)兩個通信系統(tǒng)的無縫結(jié)合，方便快捷地實(shí)現(xiàn)電信號和光信號的互相轉(zhuǎn)換；二、如何根據(jù)兩種通信方式的特點(diǎn)和業(yè)務(wù)需求，合理選擇傳輸模式，盡可能改善傳輸?shù)目煽啃浴ａ槍Φ谝粋€問題，可以采用能根據(jù)電信號進(jìn)行光強(qiáng)調(diào)制的LED驅(qū)動單元，實(shí)現(xiàn)電信號和光信號之間的快速轉(zhuǎn)換。

在電力線通信與光通信結(jié)合的通信系統(tǒng)中，如何同時應(yīng)對電力線傳輸環(huán)境和光傳輸環(huán)境的挑戰(zhàn)，是其核心問題之一，即如何根據(jù)電力線信道和光信道的特性，選擇合適的傳輸模式，提供高頻譜效率、高系統(tǒng)容量、高傳輸可靠性、滿足業(yè)務(wù)需求的服務(wù)保證。例如，光信道和電力線信道都深受多徑效應(yīng)的影響。在光通信系統(tǒng)中，常常會采用多個LED光源實(shí)現(xiàn)良好的照明效果，且室內(nèi)環(huán)境對照明燈光也具有反射作用，因此多徑效應(yīng)對室內(nèi)LED光通信系統(tǒng)的影響十分顯著；電力線路的線路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，信號可由多條路徑到達(dá)終端，在負(fù)載處還會出現(xiàn)信號反射，使得電力線通信中也存在嚴(yán)重的多徑效應(yīng)。因此，在電力線通信與光通信結(jié)合的通信系統(tǒng)中，選擇能抵抗多徑效應(yīng)的調(diào)制方式非常關(guān)鍵。現(xiàn)有研究結(jié)果表明，采用OFDM多載波調(diào)制技術(shù)具有抗多徑干擾、頻譜利用率高、傳輸速率高等優(yōu)點(diǎn)，可以有效地改善電力線通信和光通信的性能。