CN100581150C - 正弦波频率组合编码的调制解调方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
一种正弦波频率组合编码的调制解调方法，调制端的正弦波发生电路产生n种不同频率的正弦波信号，该n种信号由控制单元根据编码对应关系进行频率组合式编码后形成已调信号的2n种状态来代表原始信号，该已调信号被送入传输线传输到解调端，解调端对已调信号进行滤波、检波并通过其控制单元根据编码对应关系解调为原始信号；实现该调制解调方法的装置，包括调制模块、传输线、解调模块，第一控制单元根据编码对应关系控制调制模块正弦波发生电路产生已调信号，第二控制单元利用编码对应关系根据解调模块的检波电路的输出还原原始信号。本发明实用性、抗干扰力强、设计简单，使调制解调方式变得简单，尤其利于在电力线上传输。
Description
技术领域
本发明涉及调制解调装置领域，具体地说，涉及一种尤其利于在电力线上进行信号传输的大大简化了调制解调电路的方法及实现该调制解调方法的装置。
背景技术
调制解调器用于对原始信号进行变换后再进行信号的传送和接收。一般地，由于原始信号具有频率较低的频谱分量，这种信号在许多信道中不适宜直接进行传输。因此，在通信系统的发送端，通常需要对信号进行调制，对原始信号进行调制从而成为已调信号，使已调信号的频率位于所希望的频带上，适合于信道传输或便于信道多路复用；而在通信系统的接收端，则主要有反调制过程——解调，其将原始信号从已调信号中提取出来，使原始信号得到还原。
目前，在市面上的调制解调器都同时具有调制和解调功能，用于实现信号的双向传输。其中，调制解调器中的调制模块用于对原始信号进行调制，成为易于远距离传送的已调信号，送入传输线，进行可靠传输后，送到传输线的另一端，另一端的调制解调器的解调模块从线路中提取出已调信号，经过解调还原成为原始信号。为了实现信号的可靠传输，有很多种类的调制解调技术，对应于多种调制解调电路。但是，目前的调制解调电路都比较复杂，其中一般的调制技术包括以下几个部分：将原始信号和载波信号送入调制电路，使得载波信号的某些参数随着原始信号的变化规律而变化，然后根据原始信号和载波信号的频率进行滤波，然后通过高频变压器(如果是电力线的话)送入传输线，不是电力线则直接送入传输线，解调端则通过滤波和解调电路还原原始信号(所有解调端的电路原理与调制端是一一对应的)，一般调制方式越复杂，解调方式也越复杂。因此简单可靠的调制解调电路就变得越来越重要，尤其是在电力线上进行信号传输更是如此，因为，由于电力线信道的干扰比较大、信道存在频率选择性衰减，在电力线种传输的信号随着距离的增加衰减很大且有很强的时变性，所以简单可靠的调制解调方式显得十分重要。
发明内容
为了解决现有的调制解调电路比较复杂的缺陷，本发明提供了一种正弦波频率组合编码的调制解调方法，其抗干扰力强、设计简单、信号传输可靠性强，调制解调电路简单。
本发明的另一目的在于提供上述调制解调方法的装置，该装置用于实现上述调制解调方法。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种正弦波频率组合编码的调制解调方法，所述的调制端的原始信号经调制后成为已调信号，该已调信号送入传输线，通过传输线传输送入解调端，解调端对该已调信号解调后还原为原始信号，其特征在于：所述调制端的至少一个正弦波发生电路产生n种不同频率的正弦波信号，该n种不同频率的正弦波信号通过控制单元进行每种频率的正弦波信号输出的开关控制，每个正弦波信号有输出用“1”表示，无输出用“0”表示，或是上述每个正弦波信号有输出用“0”表示、无输出用“1”表示，由控制单元根据编码对应关系进行频率组合式编码后形成已调信号的2n种状态来代表原始信号，该已调信号被送入传输线传输到解调端，解调端对该已调信号进行滤波、检波并通过解调端的控制单元根据编码对应关系解调还原为原始信号。
所述的n种不同频率的正弦波信号由n个正弦波发生电路产生或是少于n个正弦波发生电路经过倍频和混频后产生，该n种不同频率的正弦波信号经过组合编码后代表已调信号的2n种状态，利用这2n种状态来对原始信号进行编码，这种编码关系可以预先保存在控制单元的存储器中或是其他存储器中或是在使用中经过训练生成。
当传输线是电力线时，所述的已调信号经过高频变压器耦合送入传输线，解调端的高频变压器提取该已调信号。
当需要有返回信号时，所述的解调端的控制单元判别接收到某一组合的已调信号并还原信号后，控制一个正弦波发生电路产生一种正弦波信号x，该正弦波信号x返回到调制端，以确认解调端已成功接收到调制端的原始信号。
所述n种不同频率的正弦波信号经过组合编码后至多表示已调信号的2n种状态，当表示原始信号需要不多于十六种的已调信号状态时，该n种不同频率的正弦波信号为四种不同频率的正弦波信号。
实现上述调制解调方法的装置为：一种正弦波频率组合编码的调制解调装置，包括：调制模块，用于把原始信号调制成已调信号；传输线，接收经过调制模块调制的已调信号；解调模块，解调来自传输线的信号；所述的调制模块包括有第一控制单元，解调模块包括第二控制单元以及滤波电路；所述的调制模块还包括有用于产生正弦波信号的至少一个正弦波发生电路，所述的第一控制单元连接正弦波发生电路的输入端，第一控制单元根据编码对应关系，通过对每种频率的正弦波发生电路(12)的输出进行开关控制产生已调信号，正弦波发生电路的输出信号送入传输线，解调模块还包括有至少一个检波电路，所述的滤波电路的输入端连接传输线，其输出信号经检波电路后输入第二控制单元，第二控制单元利用编码对应关系根据检波电路的输出把已调信号还原成原始信号。
当传输线是电力线时，所述的调制模块还设有连接在传输线与正弦波发生电路之间的第一高频变压器，所述的正弦波发生电路的输出信号经第一高频变压器耦合送入传输线，解调模块还设有连接在传输线与滤波电路之间的第二高频变压器，其提取电力线上的信号，所述的第二高频变压器输入端连接传输线，其输出信号传输给滤波电路。
传输线是电力线且需要返回信号确认已调信号被解调模块接收成功时，所述的调制模块还包括第一分配器、检波电路，第一分配器用于对调制模块的正弦波发生电路的输出信号和解调模块产生的返回信号之间进行能量分配，所述的第一高频变压器输出的解调模块的返回信号经第一分配器、检波电路后输入给第一控制单元，所述的调制模块正弦波发生电路的输出信号经第一分配器后再输入给第一高频变压器，解调模块包括第二分配器、正弦波发生电路，第二分配器用于对解调模块产生的返回信号和经解调模块的高频变压器从电力线上提取出来的已调信号之间进行能量分配，所述的第二高频变压器从电力线上提取出来的已调信号经第二分配器后再输入给滤波电路，解调模块的正弦波发生电路接在第二控制单元与第二分配器之间。
当需要返回信号确认已调信号被解调模块接收成功时，所述的调制模块还包括有第一分配器、检波电路，第一分配器用于对调制模块的正弦波发生电路的输出信号和解调模块产生的返回信号进行能量分配，所述的第一分配器接在正弦波发生电路、传输线之间，第一分配器与第一控制单元之间接有检波电路，解调模块包括第二分配器、正弦波发生电路，第二分配器用于对解调模块产生的返回信号和从传输线上传递到解调模块的已调信号之间进行能量分配，所述的第二分配器接在传输线与滤波电路之间，第二分配器与第二控制单元之间接有解调模块的正弦波发生电路。
所述的n种不同频率的正弦波信号由n个正弦波发生电路产生或是一个或一个以上的正弦波发生电路经过倍频和混频后产生。
本发明具有以下的有益效果：本发明调解端的控制单元根据编码对应关系可以控制n个或者少于n个的正弦波发生电路经过倍频和混频后产生出n种不同频率的正弦波信号，该n种不同频率的正弦波信号进行频率组合式编码调制后代表已调信号的2n种状态，因此本发明只需将传输的原始信号直接采用一系列不同频率的正弦波的组合进行编码，线路中只需传输有限的几种正弦波信号频率信号，就可以代表原始信号，大大地简化了调制解调电路的设计；其次，与调制端的正弦波发生电路相对应，解调端是由简单的滤波电路和检波电路组成，进一步简化了本发明的电路；第三，本发明选择的正弦波频率与频率为50Hz的电能在频域上保持了较大的间隔，同时，各个正弦波频率之间也在频域上保持足够的间隔，如对四种不同频率的正弦波信号f1、f2、f3、f4及一种返回信号x，f1、f2、f3、f4、x在频域上互相保持足够的间隔，同时在频域上远离50Hz的电能，例如选取频率f1、f2、f3、f4、x分别为1MHz、2MHz、3MHz、4MHz、5MHz，于是可以保证各个频率的正弦波的可靠传输，因此尤其利于在电力线上进行信号传输，大大提高了信号在电力线中传输的可靠性；另外，本发明实用性、抗干扰能力强。
附图说明
图1为本发明正弦波频率组合编码的调制解调方法的流程图。
图2为本发明正弦波频率组合编码的调制解调装置实施例一的框图。
图3为本发明正弦波频率组合编码的调制解调装置实施例二的框图。
图4为本发明正弦波频率组合编码的调制解调装置实施例三的框图。
图5为本发明正弦波频率组合编码的调制解调装置实施例四的框图。
图6为本发明正弦波频率组合编码的调制解调装置实施例五的框图。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步的详细说明。
实施例一：
如图1所示，为本发明正弦波频率组合编码的调制解调方法的流程图，一种正弦波频率组合编码的调制解调方法，其是通过以下三个步骤进行设计的：1、根据原始信号的特征设计信号的编码对应关系；2、根据编码对应关系中需要包含的组合个数确定正弦波的个数和频率；3、确定调制和解调电路。
本技术方案调制端的原始信号经调制后成为已调信号，该已调信号送入传输线，通过传输线传输送入解调端，解调端对该已调信号解调后还原为原始信号，其中，当原始信号需要采用不多于十六种状态的已调信号来代表时，所述调制端由四个正弦波发生电路产生四种不同频率的正弦波信号，这四种正弦波信号的频率f1、f2、f3、f4之间具有足够的频率间隔，如分别选取为1MHz、2MHz、3MHz、4MHz，该四种不同频率的正弦波信号通过控制单元的控制，可以使f1、f2、f3、f4信号有输出或者无输出，有表示“1”、无表示“0”，或者有表示“0”、无表示“1”，则通过这四个频率的正弦波信号组合编码可以有如下16种状态：0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001、1010、1011、1100、1101、1110、1111，利用这16种状态的组合可以代表16种预定的信号形式，即实现了由控制单元根据编码对应关系进行频率组合式编码后形成已调信号的十六种状态来代表原始信号，该已调信号被送入传输线传输到解调端，其中这十六种已调信号为部分被送入传输线或是全部送入传输线，解调端对该已调信号进行滤波、检波并通过解调端的控制单元根据编码对应关系解调还原为原始信号。
这四种不同频率的正弦波信号经过组合编码后代表已调信号的2n种状态，利用这2n种状态来代表原始信号的编码对应关系预先保存在控制单元的存储器中或是其他存储器中或是在使用中经过训练生成。
当传输线是电力线时，所述的已调信号经过高频变压器耦合送入传输线，解调端的高频变压器提取该已调信号。
当需要有返回信号时，所述的解调端的控制单元判别接收到某一组合的已调信号并还原信号后，控制一个正弦波发生电路产生一种正弦波信号x，该正弦波信号x返回到调制端，以确认解调端已成功接收到调制端的原始信号，其中该正弦波信号x的频率与f1、f2、f3、f4之间保持足够的间隔，如选取为5MHz。
如，十六种信号代表16句语音命令，0000代表“该喂小狗了”，0001代表“该喂小猫了”，如此类推，这些语音信号的编码对应关系保存在调制端和解调端的存储器中，于是，只要解调端收到的已调信号中的频率组合形式是“0000”，控制单元将“该喂小狗了”的语音信号从存储器中调出来，则还原了原来的语音命令。
当传输线是电力线时，由于选取四种正弦波频率时，其频率f1、f2、f3、f4与频率为50Hz的电能在频域上保持较大的间隔，且各个正弦波频率之间也保持足够的间隔，因此可以保证各个频率的正弦波的可靠传输，大大提高了信号在电力线中传输的可靠性；另外，正弦波信号x的频率也与频率为50Hz的电能和频率f1、f2、f3、f4在频域上保持足够的间隔，进一步提高了信号在电力线上传输的可靠性。
实施例二：
本实施例与实施例一的不同在于：本实施例是在调制端只采用一种正弦波发生电路来代替实施例一中的四种正弦波发生电路，其中该正弦波发生电路经过倍频和混频后产生四种不同频率的正弦波信号。
实施例三：
如图2所示，一种正弦波频率组合编码的调制解调装置，包括：调制模块1，用于把原始信号调制成已调信号；传输线3，接收经过调制模块1调制的已调信号；解调模块2，解调来自传输线3的信号；所述的调制模块1包括有第一控制单元11，解调模块2包括第二控制单元21以及滤波电路26，滤波电路26用于对传输信号进行滤波抗干扰。
调制模块1还包括有用于产生正弦波信号的正弦波发生电路12，所述的第一控制单元11连接正弦波发生电路12的输入端，该正弦波发生电路12经过倍频和混频后产生四种不同频率的正弦波信号，由第一控制单元11根据编码对应关系进行频率组合式编码后形成已调信号的十六种状态来代表原始信号，正弦波发生电路12的输出信号送入传输线3，解调模块2还包括一个检波电路22，所述的滤波电路26的输入端连接传输线3，其输出信号经检波电路22后输入第二控制单元21，第二控制单元21利用编码对应关系根据检波电路22的输出把已调信号还原成原始信号，实现解调作用。
实施例四：
如图3所示，本实施例与实施例三的区别在于：由于本实施例需要从解调模块2返回一个信号给调制模块1，以确认解调模块2已成功接收到调制模块1的已调信号，因此在本实施例中，调制模块1还包括有第一分配器14、检波电路13，第一分配器14用于对调制模块的正弦波发生电路的输出信号和解调模块2产生的返回信号之间实现能量的最佳传输，对信号能量进行分配，第一分配器14接在正弦波发生电路12、传输线3之间，第一分配器14与第一控制单元11之间接有检波电路13，解调模块2包括第二分配器24、正弦波发生电路23，第二分配器24用于对解调模块2产生的返回信号和从传输线3上传递到解调模块2的已调信号之间进行能量分配，所述的传输线3与滤波电路26之间接有第二分配器24，第二分配器24与第二控制单元21之间接有正弦波发生电路23。
实施例五：
如图4所示，本实施例与实施例三的区别在于：本实施例的传输线3为电力线，因此在本实施例中，调制模块1还设有连接在传输线3与正弦波发生电路12之间的第一高频变压器15，第一高频变压器15用在传输线3为电力线时，所述的正弦波发生电路12的输出信号经第一高频变压器15耦合送入传输线3，解调模块2还设有连接在传输线3与滤波电路26之间的第二高频变压器25，第二高频变压器25用在传输线3为电力线时，其提取电力线上的信号，所述的第二高频变压器25输入端连接传输线3，其输出信号传输给滤波电路26。
实施例六：
如图5所示，本实施例与实施例五的区别在于：由于本实施例需要从解调模块2返回一个信号给调制模块1，以确认解调模块2已成功接收到调制模块1的已调信号，因此在本实施例中，在调制模块1中还包括第一分配器14、检波电路13，第一分配器14用于对调制模块的正弦波发生电路的输出信号和解调模块2产生的返回信号进行能量分配，所述的第一高频变压器15输出信号经第一分配器14、检波电路13后输入给第一控制单元11，所述的正弦波发生电路12的输出信号为经第一分配器14后再输入给第一高频变压器15然后耦合到电力线上，解调模块2包括第二分配器24、正弦波发生电路23，第二分配器24用于对解调模块2产生的返回信号和从传输线3上传递到解调模块2的已调信号之间进行能量分配，所述的第二高频变压器25输出信号经第二分配器24后再输入给滤波电路26，所述的正弦波发生电路23接在第二控制单元21与第二分配器24之间。
实施例七：
如图6所示，本实施例与实施例六的区别在于：本实施例中的调制模块1包括有四个正弦波发生电路12，分别是正弦波发生电路121、122、123、124，该四个正弦波发生电路121、122、123、124可产生四种不同频率的正弦波信号，检波电路22为四个，分别是检波电路221、222、223、224。
Claims (8)
1、一种正弦波频率组合编码的调制解调方法，调制端的原始信号经调制后成为已调信号，该已调信号送入传输线，通过传输线传输送入解调端，解调端对该已调信号解调后还原为原始信号，其特征在于：所述调制端的至少一个正弦波发生电路产生n种不同频率的正弦波信号，该n种不同频率的正弦波信号通过调制端的控制单元进行每种频率的正弦波信号输出的开关控制，每个正弦波信号有输出用“1”表示、无输出用“0”表示，或是上述每个正弦波信号有输出用“0”表示、无输出用“1”表示，由调制端的控制单元根据编码对应关系进行频率组合式编码后形成已调信号的2n种状态来代表原始信号，该已调信号被送入传输线传输到解调端，解调端对该已调信号进行滤波、检波并通过解调端的控制单元根据编码对应关系解调还原为原始信号。
2、根据权利要求1所述的正弦波频率组合编码的调制解调方法，其特征在于：所述n种不同频率的正弦波信号由n个正弦波发生电路产生或是少于n个正弦波发生电路经过倍频和混频后产生，该n种不同频率的正弦波信号经过组合编码后形成已调信号的2n种状态，利用这2n种状态来对原始信号进行编码，这种编码关系可以预先保存在调制端或解调端的控制单元的存储器中或是其他存储器中或是在使用中经过训练生成。
3、根据权利要求1所述的正弦波频率组合编码的调制解调方法，其特征在于：当传输线是电力线时，所述的已调信号经过高频变压器耦合送入传输线，解调端的高频变压器提取该已调信号。
4、根据权利要求1或3所述的正弦波频率组合编码的调制解调方法，其特征在于：当需要有返回信号时，所述的解调端的控制单元接收到某一组合的已调信号后，控制一个正弦波发生电路产生一种正弦波信号x，该正弦波信号x返回到调制端，以确认解调端已成功接收到调制端的原始信号。
5、根据权利要求4所述的正弦波频率组合编码的调制解调方法，其特征在于：所述n种不同频率的正弦波信号经过组合编码后至多表示已调信号的2n种状态，当表示原始信号需要不多于十六种的已调信号状态时，该n种不同频率的正弦波信号为四种不同频率的正弦波信号。
6、一种正弦波频率组合编码的调制解调装置，包括：
调制模块(1)，用于把原始信号调制成已调信号；
传输线(3)，接收经过调制模块(1)调制的已调信号；
解调模块(2)，解调来自传输线(3)的信号；
所述的调制模块(1)包括有第一控制单元(11)，解调模块(2)包括第二控制单元(21)以及滤波电路(26)；
其特征在于：所述的调制模块(1)还包括有用于产生正弦波信号的至少一个正弦波发生电路(12)，所述的第一控制单元(11)连接正弦波发生电路(12)的输入端，第一控制单元(11)通过对n种频率中每种频率的正弦波信号输出的开关控制，输出每个正弦波信号表示“1”、无输出则表示“0”，或是输出每个正弦波表示“0”，无输出表示“1”，第一控制单元根据编码对应关系进行频率组合式编码后形成已调信号的2n种状态来代表原始信号，正弦波发生电路(12)的输出信号送入传输线(3)，解调模块(2)还包括有至少一个检波电路(22)，所述的滤波电路(26)的输入端连接传输线(3)，滤波电路(26)的输出信号经检波电路(22)后输入第二控制单元(21)，第二控制单元(21)利用编码对应关系根据检波电路(22)的输出把已调信号还原成原始信号。
7、根据权利要求6所述的正弦波频率组合编码的调制解调装置，其特征在于：当传输线(3)为电力线时，所述的调制模块(1)还设有连接在传输线(3)与正弦波发生电路(12)之间的第一高频变压器(15)，所述的正弦波发生电路(12)的输出信号经第一高频变压器(15)耦合送入传输线(3)，所述的解调模块(2)还设有连接在传输线(3)与滤波电路(26)之间的第二高频变压器(25)，第二高频变压器(25)输入端连接传输线(3)并提取电线上的信号，第二高频变压器(25)的输出信号传输给滤波电路(26)。
8、根据权利要求6至7任一项所述的正弦波频率组合编码的调制解调装置，其特征在于：所述正弦波发生电路(12)有n个，n种不同频率的正弦波信号由n个正弦波发生电路(12)产生或者少于n个正弦波发生电路(12)经过倍频和混频后产生。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: SOUTH CHINA UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Free format text: FORMER OWNER: YANG PING Effective date: 20090522 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20090522 Address after: Five mountain road, Guangzhou, Guangdong, Tianhe District, China: 510640 Applicant after: South China University of Technology Address before: School of electric engineering, South China University of Technology, Guangdong, Guangzhou Province, China: 510640 Applicant before: Yang Ping |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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Granted publication date: 20100113 Termination date: 20140623 |
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| EXPY | Termination of patent right or utility model |