CN102195679A - 电力线载波调制方法、解调方法、电路及芯片 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电力线载波调制方法、解调方法、电路及芯片，其中调制方法包括：对电力线中的窄带非高斯噪声频率进行检测；从预设载波频段内选择非噪声频率作为调制载波频率；以所述调制载波频率生成调制载波；将待调制的数字信号调制到所述调制载波上生成电力线载波信号。本发明能够避开窄带非高斯噪声频率，适应电力线噪声环境的变化，提高电力线通信的质量。

Description

电力线载波调制方法、解调方法、电路及芯片
技术领域
本发明涉及电力信通信领域，尤其涉及一种电力线载波调制方法、解调方法、电路及芯片。
背景技术
电力线通信技术是一种以电力线为传输媒介传输电力线载波信号以实现通信目的的技术。图1为现有电力线载波信号的解调电路图，如图所示，在现有电力线载波信号的解调过程中，先将电力线载波信号经模数转换器(Analogto Digital Converter，简称：ADC)转换为数字信号，然后与本地固定频率载波进行混频后由解调器解调出解调信号。现有技术中至少存在如下问题：
现有常用的低压电网通常连接有众多的用电设备，如开关电源设备、非线性用电设备和大功率变频设备等，每种用电设备都对电网有不同程度的噪声污染，如谐波噪声或脉冲噪声等。另外，用电设备的接入和断开也是随机性的，从而造成电力线噪声环境会经常发生变化。
而现有的电力线载波通信芯片通常只使用一种或几种固定的频率的本地载波用于混频，因此不能适应电力线噪声环境的变化，从而制约了电力线通信的质量。
发明内容
本发明提供一种电力线载波调制方法、解调方法、电路及芯片，用以适应电力线噪声环境的变化，提高电力线通信质量。
本发明一实施例提供一种电力线载波调制方法，其中包括：
对电力线中的窄带非高斯噪声频率进行检测；
从预设载波频段内选择非噪声频率作为调制载波频率；
以所述调制载波频率生成调制载波；
将待调制的数字信号调制到所述调制载波上生成电力线载波信号。
本发明另一实施例提供一种电力线载波解调方法，其中包括：
将上述电力线载波调制方法中选择的所述非噪声频率作为本地载波频率；
以所述本地载波频率生成本地载波；
采用所述本地载波对从电力线接收到的电力线载波信号进行解调。
本发明又一实施例提供一种电力线载波调制电路，其中包括：
数控振荡器，用于根据设定的载波频率生成调制载波，其中，所述载波频率是在对电力线中的窄带非高斯噪声频率进行检测后从预设载波频段内选择的非噪声频率；
调制模块，用于将待调制的数字信号调制到数控振荡器生成的所述调制载波上。
本发明再一实施例提供一种电力线载波调制芯片，其中包括上述电力线载波调制电路。
本发明再一实施例提供一种电力线载波解调电路，其中包括：
模数转换器，用于对从电力线接收到的电力线载波信号进行模数转换，生成数字调制信号；
本地数控振荡器，用于根据设定的本地载波频率生成本地载波，其中所述本地载波频率为上述电力线载波调制方法中选择的所述非噪声频率；
混频器，用于将本地数控振荡器生成的所述本地载波与模数转换器生成的所述数字调制信号进行混频，生成基带解调信号；
解调模块，用于对混频器生成的所述基带解调信号进行解调生成解调信号。
本发明再一实施例提供一种电力线载波解调芯片，其中包括上述电力线载波解调电路。
本发明再一实施例提供一种电力线载波通信芯片，其中包括上述电力线载波调制电路及电力线载波解调电路。
本发明能够避开窄带非高斯噪声频率，适应电力线噪声环境的变化，提高电力线通信的质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单介绍，显而易见，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有电力线载波信号的解调电路图；
图2为本发明所述电力线载波调制方法实施例的流程图；
图3为本发明所述电力线载波解调方法实施例的流程图；
图4为本发明所述电力线载波调制电路实施例一的结构示意图；
图5为本发明所述电力线载波调制电路实施例二的结构示意图；
图6为本发明所述电力线载波解调电路实施例一的结构示意图；
图7为本发明所述电力线载波解调电路实施例二的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图2为本发明所述电力线载波调制方法实施例的流程图，如图所示，该方法包括如下步骤：
步骤101，对电力线中的窄带非高斯噪声频率进行检测。
具体地，可以根据预设检测周期，对电力线中的窄带非高斯噪声频率进行周期性检测，以便能够定期监控电力线中的噪声状况；或者，也可根据需要，对电力线中的窄带非高斯噪声频率进行随机性检测，以便能够及时获知电力线中的噪声状况。
具体地，在对电力线中的窄带非高斯噪声频率进行检测时，可以先由位于电力线一端的电力线载波调制电路在所述电力线的规定频段内发送扫频信号，例如，可以在500kHz以下的规定频段内发送扫频信号，然后由位于所述电力线另一端的电力线载波解调电路根据所述扫频信号的能量值，如接收信号强度指示(Received Signal Strength Indication，简称：RSSI)，检测所述窄带非高斯噪声频率，再将检测到的窄带非高斯噪声频率发回给所述电力线载波调制电路，从而完成对窄带非高斯噪声频率的检测。
步骤102，从预设载波频段内选择非噪声频率作为调制载波频率。
其中，所述预设载波频段是指允许用作电力线通信的频段，例如欧洲EN500065标准中规定，电力线载波通信频率范围为3kHz～148.5kHz。所述非噪声频率是指在预设载波频段内除窄带非高斯噪声频率以外的可用频率。具体地，当选择非噪声频率时，可以从预设载波频段内选择距离所述窄带非高斯噪声频率最远的非噪声频率，以便在最大程度上减小窄带非高斯噪声对调制信号的影响。
步骤103，以所述调制载波频率生成调制载波。
具体地，可以将数控振荡器(Numerical Controlled Oscillator，简称：NCO)的工作频率设置为所述调制载波频率，从而使该NCO生成调制载波。其中，NCO为一种数字可控频率器件，可以通过设置频率字来改变输出载波的频率，从而实现载波频率的连续可调输出。
步骤104，将待调制的数字信号调制到所述调制载波上生成电力线载波信号。
具体地，可以先将待调制的数字信号调制到所述调制载波上生成数字调制信号；然后对所述数字调制信号进行数模转换，生成电力线载波信号。具体的调制方式可以采用频移键控(Frequency Shift Keying，简称：FSK)或相移键控(Phase Shift Keying，简称：PSK)等。
本实施例所述方法根据电力线的噪声状况采用不同频率的调制载波进行调制，避开窄带非高斯噪声频率，因此能够适应电力线噪声环境的变化，提高电力线通信的质量。
图3为本发明所述电力线载波解调方法实施例的流程图，如图所示，该方法包括如下步骤：
步骤201，将上述电力线载波调制方法实施例中选择的所述非噪声频率作为本地载波频率。
其中，解调过程中的本地载波频率要与调制过程中的调制载波频率相同才能实现成功解调。
步骤202，以所述本地载波频率生成本地载波。
步骤203，采用所述本地载波对从电力线接收到的电力线载波信号进行解调。
具体地，可以先对所述电力线载波信号进行模数转换，生成数字调制信号；然后采用所述本地载波对所述数字调制信号进行混频生成基带解调信号；最后对所述基带解调信号进行解调生成解调信号。具体的解调方式应与调制方式相对应，如FSK或PSK等。
本实施例所述方法，根据电力线的噪声状况采用不同频率的本地载波进行解调，避开窄带非高斯噪声频率，因此能够适应电力线噪声环境的变化，提高电力线通信的质量。
图4为本发明所述电力线载波调制电路实施例一的结构示意图，如图所示，该电力线载波调制电路10至少包括：数控振荡器11及调制模块12，其工作原理如下：
数控振荡器11根据设定的载波频率生成调制载波，其中，所述载波频率是在对电力线中的窄带非高斯噪声频率进行检测后从预设载波频段内选择的非噪声频率；具体的选择方式可参见前述方法实施例的说明，此处不再赘述。
调制模块12将待调制的数字信号调制到数控振荡器11生成的所述调制载波上以实现调制。
具体地，该电力线载波调制电路10还可以包括数模转换器(Digital toAnalog Converter，简称：DAC)13及低通滤波器(Low Pass Filter，简称：LPF)，其工作原理如下：
上述调制模块12将待调制的数字信号调制到数控振荡器11生成的所述调制载波上之后生成数字调制信号，数模转换器13将调制模块12生成的所述数字调制信号进行数模转换，生成电力线载波信号。具体的调制方式可以采用FSK或PSK等。
本实施例所述电路根据电力线的噪声状况采用不同频率的调制载波进行调制，避开窄带非高斯噪声频率，因此能够适应电力线噪声环境的变化，提高电力线通信的质量。
图5为本发明所述电力线载波调制电路实施例二的结构示意图；如图所示，本实施例所述电力线载波调制电路10在上述电力线载波调制电路实施例一的基础上还进一步包括：第一噪声检测模块14、频率选择模块15及频率设置模块16，其工作原理如下：
第一噪声检测模块14用于对电力线中的窄带非高斯噪声频率进行检测具体地，先由位于电力线一端的电力线载波调制电路10中的第一扫频单元1401在所述电力线的规定频段内发送扫频信号，例如，可以在500kHz以下的规定频段内发送扫频信号；然后由位于所述电力线另一端的电力线载波解调电路根据所述扫频信号的能量值，如RSSI，检测所述窄带非高斯噪声频率，再将检测到的窄带非高斯噪声频率发回给所述电力线载波调制电路；电力线载波调制电路10中的接收单元1402接收所述窄带非高斯噪声频率，从而完成对窄带非高斯噪声频率的检测。
此后，频率选择模块15根据第一噪声检测模块14检测到的窄带非高斯噪声频率，从预设载波频段内选择的非噪声频率，所述非噪声频率是指在预设载波频段内除窄带非高斯噪声频率以外的可用频率。具体地，当选择非噪声频率时，可以从预设载波频段内选择距离所述窄带非高斯噪声频率最远的非噪声频率，以便在最大程度上减小窄带非高斯噪声对调制信号的影响。
频率设置模块16根据频率选择模块15选择的非噪声频率设置所述数控振荡器11生成的调制载波的载波频率。
通过本实施例所述电力线载波调制电路，实现了对电力线内窄带非高斯噪声频率的自动检测及NCO生成的调制载波的载波频率的自动设置，从而减少了人工干预，提高了自动化的程度。
图6为本发明所述电力线载波解调电路实施例一的结构示意图，如图所示，该电力线载波解调电路20，包括：模数转换器21、本地数控振荡器22、混频器23及解调模块24，其工作原理如下：
模数转换器21对从电力线接收到的电力线载波信号进行模数转换，生成数字调制信号；本地数控振荡器22根据设定的本地载波频率生成本地载波，其中所述本地载波频率是采用上述电力线载波调制方法实施例中选择的所述非噪声频率；具体的选择方式可参见前述方法实施例的说明，此处不再赘述。
混频器23将本地数控振荡器22生成的所述本地载波与模数转换器ADC生成的所述数字调制信号进行混频，生成基带解调信号；解调模块24对混频器23生成的所述基带解调信号进行解调生成解调信号。具体的解调方式应与调制方式相对应，如FSK或PSK等。
本实施例所述电路根据电力线的噪声状况采用不同频率的本地载波进行解调，避开窄带非高斯噪声频率，因此能够适应电力线噪声环境的变化，提高电力线通信的质量。
图7为本发明所述电力线载波解调电路实施例二的结构示意图；如图所示，本实施例所述电力线载波解调电路20在上述电力线载波解调电路实施例一的基础上还进一步包括第二噪声检测模块25，具体包括：第二扫频单元2501及发送单元2502，其工作原理如下：
第二噪声检测模块25中的第二扫频单元2501根据来自于所述电力线载波调制电路10的扫频信号的能量值，检测所述窄带非高斯噪声频率；发送单元2502将第二扫频单元2501检测到的窄带非高斯噪声频率发回给所述电力线载波调制电路10。
本实施例所述电力线载波解调电路通过与位于电力线对端的电力线载波调制电路相配合，实现了对电力线内窄带非高斯噪声频率的自动检测，从而减少了人工干预，提高了自动化的程度。上述电路可以采用分立元件制成，或者也可以集成于芯片中。例如，本发明实施例还提供一种电力线载波调制芯片，包括上述电力线载波调制电路10，因此也具有相应的技术效果；本发明实施例还提供一种电力线载波解调芯片，包括上述电力线载波解调电路20，因此也具有相应的技术效果；本发明实施例还提供一种电力线载波通信芯片，包括上述电力线载波调制电路10及上述电力线载波解调电路20，因此也具有相应的技术效果。并且，由于电力线载波通信芯片同时具有调制和解调功能，因此也便于进行系统设计及器件采购。
另外，通过采用设定NCO的工作频率输出不同频率的本地载波，还有利于兼容其他厂商的调制芯片，从而实现与其互连互通。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (16)

1.一种电力线载波调制方法，其特征在于，包括：
对电力线中的窄带非高斯噪声频率进行检测；
从预设载波频段内选择非噪声频率作为调制载波频率；
以所述调制载波频率生成调制载波；
将待调制的数字信号调制到所述调制载波上生成电力线载波信号。
2.根据权利要求1所述的电力线载波调制方法，其特征在于，所述对电力线中的窄带非高斯噪声频率进行检测包括：
根据预设检测周期，对电力线中的窄带非高斯噪声频率进行周期性检测；或者
对电力线中的窄带非高斯噪声频率进行随机性检测。
3.根据权利要求1所述的电力线载波调制方法，其特征在于，所述对电力线中的窄带非高斯噪声频率进行检测包括：
在所述电力线的规定频段内发送扫频信号；
接收由位于所述电力线另一端的电力线载波解调电路根据所述扫频信号的能量值检测到的所述窄带非高斯噪声频率。
4.根据权利要求1所述的电力线载波调制方法，其特征在于，所述从预设载波频段内选择非噪声频率包括：从预设载波频段内选择距离所述窄带非高斯噪声频率最远的非噪声频率。
5.根据权利要求1所述的电力线载波调制方法，其特征在于，所述将待调制的数字信号调制到所述调制载波上生成电力线载波信号包括：
将待调制的数字信号调制到所述调制载波上生成数字调制信号；
对所述数字调制信号进行数模转换，生成电力线载波信号。
6.一种电力线载波解调方法，其特征在于，包括：
将权利要求1～5中任一所述电力线载波调制方法中选择的所述非噪声频率作为本地载波频率；
以所述本地载波频率生成本地载波；
采用所述本地载波对从电力线接收到的电力线载波信号进行解调。
7.根据权利要求6所述的电力线载波解调方法，其特征在于，采用所述本地载波对从电力线接收到的电力线载波信号进行解调包括：
对所述电力线载波信号进行模数转换，生成数字调制信号；
采用所述本地载波对所述数字调制信号进行混频生成基带解调信号；
对所述基带解调信号进行数字解调生成解调信号。
8.一种电力线载波调制电路，其特征在于，包括：
数控振荡器，用于根据设定的载波频率生成调制载波，其中，所述载波频率是在对电力线中的窄带非高斯噪声频率进行检测后，从预设载波频段内选择的非噪声频率；
调制模块，用于将待调制的数字信号调制到数控振荡器生成的所述调制载波上。
9.根据权利要求8所述的电力线载波调制电路，其特征在于，还包括：
数模转换器，用于将调制模块将所述数字信号调制后生成的数字调制信号进行数模转换，生成电力线载波信号。
10.根据权利要求8所述的电力线载波调制电路，其特征在于，还包括：
第一噪声检测模块，用于对电力线中的窄带非高斯噪声频率进行检测；
频率选择模块，用于根据第一噪声检测模块检测到的窄带非高斯噪声频率，从预设载波频段内选择的非噪声频率；
频率设置模块，用于根据频率选择模块选择的非噪声频率设置所述数控振荡器生成的调制载波的载波频率。
11.根据权利要求10所述的电力线载波调制电路，其特征在于，所述第一噪声检测模块包括：
第一扫频单元，用于在所述电力线的规定频段内发送扫频信号；
接收单元，用于接收由位于所述电力线另一端的解调电路根据所述扫频信号的能量值检测到的所述窄带非高斯噪声频率。
12.一种电力线载波调制芯片，其特征在于，包括权利要求8～11中任一所述的电力线载波调制电路。
13.一种电力线载波解调电路，其特征在于，包括：
模数转换器，用于对从电力线接收到的电力线载波信号进行模数转换，生成数字调制信号；
本地数控振荡器，用于根据设定的本地载波频率生成本地载波，其中所述本地载波频率为权利要求1～5中任一所述电力线载波调制方法中选择的所述非噪声频率；
混频器，用于将本地数控振荡器生成的所述本地载波与模数转换器生成的所述数字调制信号进行混频，生成基带解调信号；
解调模块，用于对混频器生成的所述基带解调信号进行解调生成解调信号。
14.根据权利要求13所述的电力线载波解调电路，其特征在于，还包括第二噪声检测模块，所述第二噪声检测模块包括：
第二扫频单元，用于根据来自于所述电力线载波调制电路的扫频信号的能量值，检测所述窄带非高斯噪声频率；
发送单元，用于将第二扫频单元检测到的窄带非高斯噪声频率发回给所述电力线载波调制电路。
15.一种电力线载波解调芯片，其特征在于，包括权利要求13或14所述的电力线载波解调电路。
16.一种电力线载波通信芯片，其特征在于包括：权利要求8～11中任一所述的电力线载波调制电路及权利要求13或14所述的电力线载波解调电路。
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