CN103312367A

CN103312367A - 一种双模通信芯片

Info

Publication number: CN103312367A
Application number: CN2013102376518A
Authority: CN
Inventors: 孙伟峰; 马林; 戴高乐; 郭志兵; 庞健; 闫亚涛; 王彦杰; 孙全德; 张建峰; 孔岚锐
Original assignee: LUOYANG VISION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Jiaxing Yirong Intelligent Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2013-06-17
Filing date: 2013-06-17
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2033-06-17
Also published as: CN103312367B

Abstract

本发明涉及一种用于需要低功耗无线和电力线通信的信息采集和控制系统，本发明涉公开了一种双模通信芯片，包括无线通信单元、载波通信单元、内部总线、外部总线，无线通信单元、载波通信单元通过内部总线与外部总线连接，且无线通信单元、载波通信单元、内部总线、外部总线都集成在一个单一的芯片中。本发明既克服了低压载波与微功率无线的缺陷，可极大的提高抄表成功率，使用电信息采集系统真正走向实用，又使得用电信息采集系统通信模块的电路设计简单、性能提高、成本降低。

Description

一种双模通信芯片

技术领域

本发明涉及一种用于需要低功耗无线和电力线通信的信息采集和控制系统，尤其适用于电表、水表、气表等远程抄表(AMR)系统以及智能家居控制、路灯控制等领域。

背景技术

目前全国电力系统在用电信息采集系统下行通信中用得较多的通信技术有低压载波或微功率无线两种，这两个通信方式都存在着明显的弊端：低压电力线路的通信环境恶劣，载波通信容易受电网阻抗变化、噪声、谐波等影响，造成通信不可靠，一次实抄率仅为95％；微功率无线通信受传输距离、建筑物阻挡、无线干扰等原因影响，抄表成功率也较低。为了解决通讯成功率问题，采用低压载波与微功率无线相结合的通信方式，以低压载波为主，微功率无线为辅，两者互相协调，自动切换，构成双通道的解决方案，克服了低压载波与微功率无线的缺陷，可极大的提高抄表成功率，使用电信息采集系统真正走向实用。

但在用电信息采集系统中如果采用电力线载波和微功率无线相结合的方式，则会在用电信息采集系统通信模块中使用电力线载波通信芯片和微功率无线通信芯片，使得通信模块外围电路设计复杂、成本增加，并且产品PCB布线难度高，不容易达到较高的设计指标，失去了双模通信方式竞争优势。

发明内容

本发明的目的是提供一种双模通信芯片，本发明将电力线载波通信功能和微功率无线通信功能集成在一个芯片中，实现单芯片双模通信，既克服了低压载波与微功率无线的缺陷，可极大的提高抄表成功率，使用电信息采集系统真正走向实用，又使得用电信息采集系统通信模块的电路设计简单、性能提高、成本降低。

为了达到上述目的，本发明有如下技术方案：

本发明的一种双模通信芯片，包括无线通信单元、载波通信单元、内部总线、外部总线，无线通信单元、载波通信单元通过内部总线与外部总线连接，且无线通信单元、载波通信单元、内部总线、外部总线都集成在一个单一的芯片中。

其中，所述无线通信单元包括无线接收装置、无线发送装置、参考电流偏置装置、解调器、调制器、晶体振荡器、无线控制单元、向前数据误差处理器、RC振荡器、数据包处理器、接收缓冲器、发送缓冲器、单片机数据接口，所述无线控制单元分别与向前数据误差处理器、RC振荡器、数据包处理器、参考电流偏置装置连接，无线接收装置与解调器连接，无线发送装置与调制器连接，晶体振荡器分别与解调器、调制器连接，向前数据误差处理器分别与解调器、调制器、数据包处理器、无线控制单元连接，数据包处理器分别与接收缓冲器、发送缓冲器连接，接收缓冲器、发送缓冲器分别与单片机数据接口连接。

其中，所述载波通信单元包括数字滤波器、电压基准及复位电路、时钟发生器、电源电压监测装置、数字混频器、随机码发生器、功率监测器、下变频装置、伪码同步与跟踪装置、逻辑控制装置、基带匹配抽样装置、环路滤波器、数控振荡器、接扩解调输出装置、频率控制寄存器、12C接口处理装置，所述电压基准及复位电路分别与时钟发生器、随机码发生器连接，时钟发生器与电源电压监测装置连接，随机码发生器与伪码同步与跟踪装置连接，功率监测器分别与伪码同步与跟踪装置、逻辑控制装置连接，伪码同步与跟踪装置与环路滤波器连接，环路滤波器与接扩解调输出装置连接，逻辑控制装置分别与频率控制寄存器、接扩解调输出装置、伪码同步与跟踪装置连接，数控振荡器分别与环路滤波器、接扩解调输出装置、频率控制寄存器、12C接口处理装置连接，数字滤波器与数字混频器连接，数字混频器与下变频装置连接，下变频装置与基带匹配抽样装置连接，基带匹配抽样装置与伪码同步与跟踪装置连接。

本发明的优点在于：

1.芯片功能高度集成，降低最终产品外围电路的复杂度，降低最终产品的成本。

2.降低最终产品PCB布线的难度，最终产品性能达到更高的设计指标。

3、克服了低压载波与微功率无线的缺陷，可极大的提高抄表成功率，使用电信息采集系统真正走向实用。

附图说明

图1为本发明结构的方框示意图；

图2为本发明的引脚的示意图；

图3为本发明应用实施例的示意图。

图中：1-40、为双模通信芯片引脚的编号。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参见图1～2，本发明的一种双模通信芯片，由无线通信单元、载波通信单元、内部总线、外部总线组成，无线通信单元、载波通信单元通过内部总线与外部总线连接，且无线通信单元、载波通信单元、内部总线、外部总线都集成在一个单一的芯片中。

所述无线通信单元包括无线接收装置、无线发送装置、参考电流偏置装置、解调器、调制器、晶体振荡器、无线控制单元、向前数据误差处理器、RC振荡器、数据包处理器、接收缓冲器、发送缓冲器、单片机数据接口，所述无线控制单元分别与向前数据误差处理器、RC振荡器、数据包处理器、参考电流偏置装置连接，无线接收装置与解调器连接，无线发送装置与调制器连接，晶体振荡器分别与解调器、调制器连接，向前数据误差处理器分别与解调器、调制器、数据包处理器、无线控制单元连接，数据包处理器分别与接收缓冲器、发送缓冲器连接，接收缓冲器、发送缓冲器分别与单片机数据接口连接。

所述载波通信单元包括数字滤波器、电压基准及复位电路、时钟发生器、电源电压监测装置、数字混频器、随机码发生器、功率监测器、下变频装置、伪码同步与跟踪装置、逻辑控制装置、基带匹配抽样装置、环路滤波器、数控振荡器、接扩解调输出装置、频率控制寄存器、12C接口处理装置，所述电压基准及复位电路分别与时钟发生器、随机码发生器连接，时钟发生器与电源电压监测装置连接，随机码发生器与伪码同步与跟踪装置连接，功率监测器分别与伪码同步与跟踪装置、逻辑控制装置连接，伪码同步与跟踪装置与环路滤波器连接，环路滤波器与接扩解调输出装置连接，逻辑控制装置分别与频率控制寄存器、接扩解调输出装置、伪码同步与跟踪装置连接，数控振荡器分别与环路滤波器、接扩解调输出装置、频率控制寄存器、12C接口处理装置连接，数字滤波器与数字混频器连接，数字混频器与下变频装置连接，下变频装置与基带匹配抽样装置连接，基带匹配抽样装置与伪码同步与跟踪装置连接。

本发明的双模通信芯片包括有电力线载波通信功能和微功率无线通信功能，通过将两个功能集成在一个单一的芯片中，使一个芯片具有了电力线载波和微功率无线两种方式的通信功能。

载波通信单元采用基带扩展频谱BPSK通信技术，应用了自适应数字信号处理和模糊处理技术，并采用噪声制和畸变纠正的算法，可有效纠正电力线信号中多种干扰。无线通信单元采用GFSK调制技术，无线接收装置、无线发送装置与一个高度可配置的基带调制器、解调器集成在一起，该调制器、解调器支持各种调制格式，并且拥有高达500kBaud的可配置数据速率。可提供对数据包处理、数据缓冲、突发传输、空闲信道评估、链路质量指示以及无线唤醒的广泛硬件支持。电力线载波通信单元功能工作于23KHz-312KHz(默认120KHz)，微功率无线通信单元功能工作于民用无线电计量仪表专用频段470-510MHz，均符合符合国网的民用计量和电力信息智能采集的标准。本发明的双模通信芯片可广泛应用于电表、水表、气表等远程抄表(AMR)系统以及智能家居控制、路灯控制等领域。

图3为本发明双模通信芯片在电力用户用电信息采集系统中的应用实例：在电力用户用电信息采集系统中，集中器与采集器或智能电表的通信采用双模通信芯片，构成了低压电力线载波和微功率无线双模通信方式，以低压电力线载波为主，微功率无线为辅，两者互相协调，自动切换，克服了低压电力线载波和微功率无线的缺点，解决了在电力用户用电信息采集系统中存在的通信“孤岛”问题，提高了系统通信成功率和通信速度。

如上所述，便可较为充分的实现本发明。以上所述仅为本发明的较为合理的实施实例，本发明的保护范围包括但并不局限于此，本领域的技术人员任何基于本发明技术方案上非实质性变性变更均包括在本发明包括范围之内。

Claims

1.一种双模通信芯片，其特征在于：包括无线通信单元、载波通信单元、内部总线、外部总线，无线通信单元、载波通信单元通过内部总线与外部总线连接，且无线通信单元、载波通信单元、内部总线、外部总线都集成在一个单一的芯片中。

2.根据权利要求1所述的一种双模通信芯片，其特征在于：所述无线通信单元包括无线接收装置、无线发送装置、参考电流偏置装置、解调器、调制器、晶体振荡器、无线控制单元、向前数据误差处理器、RC振荡器、数据包处理器、接收缓冲器、发送缓冲器、单片机数据接口，所述无线控制单元分别与向前数据误差处理器、RC振荡器、数据包处理器、参考电流偏置装置连接，无线接收装置与解调器连接，无线发送装置与调制器连接，晶体振荡器分别与解调器、调制器连接，向前数据误差处理器分别与解调器、调制器、数据包处理器、无线控制单元连接，数据包处理器分别与接收缓冲器、发送缓冲器连接，接收缓冲器、发送缓冲器分别与单片机数据接口连接。

3.根据权利要求1所述的一种双模通信芯片，其特征在于：所述载波通信单元包括数字滤波器、电压基准及复位电路、时钟发生器、电源电压监测装置、数字混频器、随机码发生器、功率监测器、下变频装置、伪码同步与跟踪装置、逻辑控制装置、基带匹配抽样装置、环路滤波器、数控振荡器、接扩解调输出装置、频率控制寄存器、12C接口处理装置，所述电压基准及复位电路分别与时钟发生器、随机码发生器连接，时钟发生器与电源电压监测装置连接，随机码发生器与伪码同步与跟踪装置连接，功率监测器分别与伪码同步与跟踪装置、逻辑控制装置连接，伪码同步与跟踪装置与环路滤波器连接，环路滤波器与接扩解调输出装置连接，逻辑控制装置分别与频率控制寄存器、接扩解调输出装置、伪码同步与跟踪装置连接，数控振荡器分别与环路滤波器、接扩解调输出装置、频率控制寄存器、12C接口处理装置连接，数字滤波器与数字混频器连接，数字混频器与下变频装置连接，下变频装置与基带匹配抽样装置连接，基带匹配抽样装置与伪码同步与跟踪装置连接。