电力系统通信PPT课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 整步：接收端收到该同步码后就可确定这 是一帧的开始和结束，从而把本端的时序 与发送端对齐，叫做整步。
.
30
同步码性能
• 漏同步
– 同步码在传输过程中由于干扰，可能出现误码， 失去其特定形式，接收端不能识别它是同步码， 从而不能整步。
– 希望尽可能少发生漏同步
• 假同步
– 信息序列的组合是随机的，可能出现一段信息 序列和同步码相同，接收端收到后误认为是同 步码，进行了错误的整步。
电力系统通信
.
1
第一章 概述
• 数字通信系统模型
信宿
信 源 译 码
器
信 道 译 码
器
串 并 转
换
解 调 器
干扰 信道
调 制 器
并 串 转
换
信 道 编 码
器
信 源 编 码
器
信 源
同步
同步
.
2
• 信息源：产生和发出消息的人或机器，发 出的消息可以是连续的或离散的。
• 受信者：接受消息的人或机器。
• 编码器：包括信源编码器和信道编码器。
.
7
• 自发（事件发动）传输模式
– 只有在发送端发生事件时（例如开关位置状态 发生变化，测量值的变动超过预订范围）才向 主站发送信息。
– 特点：适合实时性要求。需要双向信道。反向 信道用于传送“肯定确认”或“否定确认”信 息。系统正常运行时减轻了信道的负担，但在 异常或事故情况下传送的工作量将大量增加。
– 信源编码器：将信息源送出的模拟信号或数字 信号转换为合乎要求的数码序列；
– 信道编码器：给数码序列按一定规则加入监督 码元，使接收端能发现或纠正错误码元，用于 提高传送的可靠性。
.
3
• 调制器：将信道编码器输出的数码变换为适合于 在信道上传送的调制信号后再送往信道；
• 解调器：将收到的调制信号变换为数字序列。解 调是调制的逆变换。
地址
遥信1~8 遥信9~16 遥信17~24 遥信25~32 监督码
.
21
.
22
同步TDM和统计TDM对比
.
23
数字调制与解调
• 利用二进制基带信号改变载波的幅值（ASK)、 频率（FSK）或相位（PSK,DPSK），使信号 适合在带通信道上传输
• 载波：
Asinw(t)
.
24
数字数据的调制 ASK波形及频谱
.
11
抽样
.
12
量化
.
13
.
14
编码
.
15
复用的概念
.
16
复用与分用
.Βιβλιοθήκη Baidu
17
语音信号的复用
.
18
波分复用 光纤的衰减特性
.
19
时分复用
.
20
数据采 集及监 视系统
帧： 同步码 YC字1 YC字2 YC字3 …
调度 工作站
YX字1 YX字2 …
地址 遥测1高8位 遥测1低8位 遥测2高8位 遥测2低8位 监督码
– 群同步：通信时，总是把若干个码元组成一组，若干 个组又联合成帧，在接收端必须知道这些组的起始时 刻和终止时刻。在接收端产生和发送端一致的组和帧 的定时脉冲序列，称为组同步和帧同步，统称群同步。
.
29
群同步
• 实现：特定的数字序列用做同步码。例如 0111111111111111，1110101110010000
• 各种模式组合中，事件发送传输模式的优 先级最高，循环传输模式的优先级最低。
.
10
模拟信号数字化
• 脉冲编码调制PCM
PCM是一种用一组二进制数字代码来代替连续信号的抽样值，从而实 现通信的方式。其特点：抗干扰能力强。因此，它在光纤通信、数字微 波通信、卫星通信中均得到了极为广泛的应用。
PCM包括三个过程：抽样、量化和编码，如图所示。
.
8
• 按请求（问答或轮询）传输模式
– 以主站作为发动通信的一方，由它向被控站发 出命令。被控站则按主站的请求发送有关信息。
– 特点：工作方式灵活，主站可以要求子站传送 任何类信息。需要双工信道。必须采取辅助措 施以提高实时性。
.
9
• 实际使用时，将三种基本传输模式进行组 合。例如：正常情况下以循环传输模式工 作，当发生紧急情况时，例如断路器事故 跳闸，就插入事件发动传输事件信息。待 紧急事件信息传输完毕后，再回复正常的 循环传输模式。
时间
√
振幅
PSK
√
时间
1100101011
振幅
ASK
振幅
DPSK
√
时间
时间
1100101011
1100101011
.
√
28
同步
• 同步是通信系统的一个重要环节。指收发两端的 时钟频率相同、相位一致的运转。
• 包括：
– 码元同步（位同步）：接收端为了把收到的信息检出， 必须知道每个码元的起始时刻和停止时刻。在接收端 产生码元定时脉冲序列，此定时脉冲序列和发送端发 过来的码元脉冲序列同频、同相 --- 这种同步叫做位同 步。
– 希望尽可能少发生假同步
.
31
帧同步保护
• 帧同步保护：为了改善同步系统的性能，要求尽 量减小假同步和漏同步的影响，需要在同步系统 中采取一些附加的措施。
• 常用的帧同步保护措施是将帧同步的工作状态分 为维持状态和捕捉状态两种：
– 维持状态：收发两端已建立同步时，接收端只在每帧 的固定时间段内（例如一帧的开始）接收同步码，以 维持同步，这个过程称为“维持状态”。由于只在帧 同步码出现的时刻接收同步码，其他时间不接收同步 码，大大减小了发生假同步的概率。
.
25
2FSK信号波形及频谱
.
26
2PSK信号波形及DPSK信号波形
.
27
振幅
单极性不归零码
√
时间
1100101011
振幅
曼彻斯特码
时间
1100101011
振幅
FSK载波 振幅
时间
√
振幅 FSK
时间
√
1100101011
振幅
差分曼彻斯特码
时间
1100101011
振幅
ASK载波
√
时间
振幅
PSK（DPSK）载波
• 信道：传送信号的媒质。
• 译码器：包括信道译码器和信源译码器
– 信道译码器：对收到的数码序列进行检错或纠错译码； – 信源译码器：把经信道译码器处理后的数字序列变换
为相应的信号送给受信者。
.
4
• 同步：用于保证收发两端步调一致，协同 工作。是通信系统中不可缺少的组成部分， 如收发两端失去同步，数字通信系统会出 现大量错码，无法正常工作。
.
5
电力系统数据传输的基本模式
• 循环传输模式 • 自发（事件发动）传输模式 • 按请求（问答）传输模式
.
6
电力系统信息传输的基本工作模式
• 循环传输模式
– 发送站按规定的顺序，周期性的把信息送给主 站。
– 特点：无需主站干预，传输信息时只需使用单 向信道。当传输过程中某些数据出现差错时， 由于是循环传送，因而可以用下一个循环中的 数据来补救。信道利用率不高。
.
30
同步码性能
• 漏同步
– 同步码在传输过程中由于干扰，可能出现误码， 失去其特定形式，接收端不能识别它是同步码， 从而不能整步。
– 希望尽可能少发生漏同步
• 假同步
– 信息序列的组合是随机的，可能出现一段信息 序列和同步码相同，接收端收到后误认为是同 步码，进行了错误的整步。
电力系统通信
.
1
第一章 概述
• 数字通信系统模型
信宿
信 源 译 码
器
信 道 译 码
器
串 并 转
换
解 调 器
干扰 信道
调 制 器
并 串 转
换
信 道 编 码
器
信 源 编 码
器
信 源
同步
同步
.
2
• 信息源：产生和发出消息的人或机器，发 出的消息可以是连续的或离散的。
• 受信者：接受消息的人或机器。
• 编码器：包括信源编码器和信道编码器。
.
7
• 自发（事件发动）传输模式
– 只有在发送端发生事件时（例如开关位置状态 发生变化，测量值的变动超过预订范围）才向 主站发送信息。
– 特点：适合实时性要求。需要双向信道。反向 信道用于传送“肯定确认”或“否定确认”信 息。系统正常运行时减轻了信道的负担，但在 异常或事故情况下传送的工作量将大量增加。
– 信源编码器：将信息源送出的模拟信号或数字 信号转换为合乎要求的数码序列；
– 信道编码器：给数码序列按一定规则加入监督 码元，使接收端能发现或纠正错误码元，用于 提高传送的可靠性。
.
3
• 调制器：将信道编码器输出的数码变换为适合于 在信道上传送的调制信号后再送往信道；
• 解调器：将收到的调制信号变换为数字序列。解 调是调制的逆变换。
地址
遥信1~8 遥信9~16 遥信17~24 遥信25~32 监督码
.
21
.
22
同步TDM和统计TDM对比
.
23
数字调制与解调
• 利用二进制基带信号改变载波的幅值（ASK)、 频率（FSK）或相位（PSK,DPSK），使信号 适合在带通信道上传输
• 载波：
Asinw(t)
.
24
数字数据的调制 ASK波形及频谱
.
11
抽样
.
12
量化
.
13
.
14
编码
.
15
复用的概念
.
16
复用与分用
.Βιβλιοθήκη Baidu
17
语音信号的复用
.
18
波分复用 光纤的衰减特性
.
19
时分复用
.
20
数据采 集及监 视系统
帧： 同步码 YC字1 YC字2 YC字3 …
调度 工作站
YX字1 YX字2 …
地址 遥测1高8位 遥测1低8位 遥测2高8位 遥测2低8位 监督码
– 群同步：通信时，总是把若干个码元组成一组，若干 个组又联合成帧，在接收端必须知道这些组的起始时 刻和终止时刻。在接收端产生和发送端一致的组和帧 的定时脉冲序列，称为组同步和帧同步，统称群同步。
.
29
群同步
• 实现：特定的数字序列用做同步码。例如 0111111111111111，1110101110010000
• 各种模式组合中，事件发送传输模式的优 先级最高，循环传输模式的优先级最低。
.
10
模拟信号数字化
• 脉冲编码调制PCM
PCM是一种用一组二进制数字代码来代替连续信号的抽样值，从而实 现通信的方式。其特点：抗干扰能力强。因此，它在光纤通信、数字微 波通信、卫星通信中均得到了极为广泛的应用。
PCM包括三个过程：抽样、量化和编码，如图所示。
.
8
• 按请求（问答或轮询）传输模式
– 以主站作为发动通信的一方，由它向被控站发 出命令。被控站则按主站的请求发送有关信息。
– 特点：工作方式灵活，主站可以要求子站传送 任何类信息。需要双工信道。必须采取辅助措 施以提高实时性。
.
9
• 实际使用时，将三种基本传输模式进行组 合。例如：正常情况下以循环传输模式工 作，当发生紧急情况时，例如断路器事故 跳闸，就插入事件发动传输事件信息。待 紧急事件信息传输完毕后，再回复正常的 循环传输模式。
时间
√
振幅
PSK
√
时间
1100101011
振幅
ASK
振幅
DPSK
√
时间
时间
1100101011
1100101011
.
√
28
同步
• 同步是通信系统的一个重要环节。指收发两端的 时钟频率相同、相位一致的运转。
• 包括：
– 码元同步（位同步）：接收端为了把收到的信息检出， 必须知道每个码元的起始时刻和停止时刻。在接收端 产生码元定时脉冲序列，此定时脉冲序列和发送端发 过来的码元脉冲序列同频、同相 --- 这种同步叫做位同 步。
– 希望尽可能少发生假同步
.
31
帧同步保护
• 帧同步保护：为了改善同步系统的性能，要求尽 量减小假同步和漏同步的影响，需要在同步系统 中采取一些附加的措施。
• 常用的帧同步保护措施是将帧同步的工作状态分 为维持状态和捕捉状态两种：
– 维持状态：收发两端已建立同步时，接收端只在每帧 的固定时间段内（例如一帧的开始）接收同步码，以 维持同步，这个过程称为“维持状态”。由于只在帧 同步码出现的时刻接收同步码，其他时间不接收同步 码，大大减小了发生假同步的概率。
.
25
2FSK信号波形及频谱
.
26
2PSK信号波形及DPSK信号波形
.
27
振幅
单极性不归零码
√
时间
1100101011
振幅
曼彻斯特码
时间
1100101011
振幅
FSK载波 振幅
时间
√
振幅 FSK
时间
√
1100101011
振幅
差分曼彻斯特码
时间
1100101011
振幅
ASK载波
√
时间
振幅
PSK（DPSK）载波
• 信道：传送信号的媒质。
• 译码器：包括信道译码器和信源译码器
– 信道译码器：对收到的数码序列进行检错或纠错译码； – 信源译码器：把经信道译码器处理后的数字序列变换
为相应的信号送给受信者。
.
4
• 同步：用于保证收发两端步调一致，协同 工作。是通信系统中不可缺少的组成部分， 如收发两端失去同步，数字通信系统会出 现大量错码，无法正常工作。
.
5
电力系统数据传输的基本模式
• 循环传输模式 • 自发（事件发动）传输模式 • 按请求（问答）传输模式
.
6
电力系统信息传输的基本工作模式
• 循环传输模式
– 发送站按规定的顺序，周期性的把信息送给主 站。
– 特点：无需主站干预，传输信息时只需使用单 向信道。当传输过程中某些数据出现差错时， 由于是循环传送，因而可以用下一个循环中的 数据来补救。信道利用率不高。