CN103532592A - 一种电力线载波编码调制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种电力线载波编码调制方法，应用于通信技术领域。一种电力线载波编码调制方法，包括：对电力信号进行过零点检测，获得与电力信号同步的同步信号；将数据信息根据所述同步信号的频率产生数据脉冲。本发明实施例稳定性和可靠性高。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种电力线载波编码调制方法。
背景技术
电力线载波通信技术是指利用配电网的电力传输线路作为传输媒介，实现数据传递和信息交换的一种技术，作为电力部门特有的通信资源，电力传输线路具有机械强度高，不易受外力破坏等特点，因此电力线载波通信技术具有组网简单，成本低，抗毁性强，易于实现等特点，近几年来发展很快。
现有技术中，使用传统编码和连续调制方法进行载波的编码调制，但是由于传统编码和连续调制在抵抗噪声和适应信道时变性的能力比较弱，有效传输距离比较近，数据传输误码率比较高，通信稳定性较差。
发明内容
本发明实施例提供一种高稳定性和可靠性的电力线载波编码调制方法。
一种电力线载波编码调制方法，包括：对电力信号进行过零点检测，获得与电力信号同步的同步信号；将数据信息根据所述同步信号的频率产生数据脉冲。以下内容等文件确定后再补充。
本发明实施例提供的技术方案中，通过对电力信号进行过零点检测获得同步信号，将数据信息根据同步信号的频率产生数据脉冲；由于数据脉冲的频率是同步信号的频率，即电力信号的频率，则在接收端通过获取一般的电力信号便可以简单的实现同步，以获取数据信息，因为在解调解码时数据信息的还原与电力信号在时间上密切关联，可以明显提高传输性能，并且数据脉冲也更加易于调制，因此电力线编码调制方法稳定可靠。
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简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中一种电力线载波编码调制方法第一实施例示意图；
图2为本发明实施例中一种电力线载波编码调制方法第二实施例示意图；
图3为电力信号波形图；
图4为同步信号波形图；
图5为数据脉冲波形图；
图6为已调制载波信号波形图；
图7为本发明实施例中一种电力线载波编码调制装置实施例示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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。
本发明实施例提供一种电力线载波编码调制方法。下面进行详细说明。
请参阅图1，为本发明实施例中一种电力线载波编码调制方法第一实施例示意图，包括：
101、对电力信号进行过零点检测，获得与电力信号同步的同步信号；
检测模块对电力信号进行过零点检测，获得与电力信号同步的同步信号，具体的，当检测到电力信号上升沿经过零点时，检测模块输出信号的值跳转为预置值，当检测到电力信号下降沿经过零点时，检测模块输出信号的值跳转为初始值，则所述检测模块的输出信号形成与电力信号同步的同步信号，所述同步信号的值为预置值或初始值。
102、将数据信息根据所述同步信号的频率产生数据脉冲；
编码模块将数据信息根据所述同步信号的频率产生数据脉冲，所述数据信息需要通过电力线传输到接收端，编码模块获取所述数据信息，所述数据信息由二进制符号组成，编码模块根据同步信号的频率，以及所述数据信息的二进制符号，产生数据脉冲，可选的，同步信号在一次跳转之后到下一次跳转之前，在指定位置产生用于区别所述二进制符号的脉冲，则编码模块输出的数据脉冲能够轻易还原成数据信息。
本实施例中，通过对电力信号进行过零点检测获得同步信号，将数据信息根据同步信号的频率产生数据脉冲；由于数据脉冲的频率是同步信号的频率，即电力信号的频率，则在接收端通过获取电力信号便可以简单的实现同步，以获取数据信息，因为在解调解码时数据信息的还原与电力信号在时间上密切关联，可以明显提高传输性能，并且数据脉冲也更加易于调制，因此本实施例稳定可靠。
请参阅图2和图3，图2为本发明实施例中一种电力线载波编码调制方法第二实施例示意图，图3为电力信号波形图，图4为同步信号波形图，图5为数据脉冲波形图，图6为已调制载波信号波形图，电力线载波编码调制方法第二实施例包括：
201、利用比较器对电力信号进行过零点检测，获得未隔离同步信号；
检测模块利用比较器对电力信号进行过零点检测，获得与电力信号同步的未隔离同步信号，所述电力信号的波形图如图3所示，具体的，电力信号为正弦波的电压信号或电流信号，所述电力信号的周期为20ms，当检测到电力信号上升沿经过零点时，检测模块输出信号的值跳转为预置值，当检测到电力信号下降沿经过零点时，检测模块输出信号的值跳转为初始值，则所述检测模块的输出信号形成与电力信号同步的未隔离同步信号。
202、对所述未隔离同步信号进行光耦隔离传输，获得同步信号。
检测模块对未隔离同步信号进行光耦隔离，获得同步信号，所述同步信号为方波信号，所述同步信号的波形图如图4所示，由于检测模块接收电网的电力信号，并输出的同步信号直接作用于编码模块，在电网与编码模块之间进行光耦隔离，保证了编码模块的使用安全，进一步的，所述同步信号包括零点到电力信号峰值之间的前时区，以及电力信号峰值到零点之间的后时区，所述前时区和后时区分别用于对应不同的二进制符号，即方波的一次跳转到下一次跳转之间，包括了一个前时区和一个后时区，前时区和后时区的分界为峰值，即电力信号正半周的中间时刻，具体的，所述前时区为过零点至过零点后5ms的时区，所述后时区为过零点后5ms至过零点后10ms的时区。
203、将数据信息根据所述同步信号的频率产生数据脉冲；
编码模块将数据信息根据所述同步信号的频率产生数据脉冲，数据脉冲波形图如图5所示；进一步的，编码模块将数据信息的二进制符号，在对应的前时区或后时区产生脉冲，形成数据脉冲，所述数据信息由二进制符号组成，具体的，若规定前时区对应的二进制符号为0，则编码模块接收到数据信息的二进制符号若为0，则输出信号对应的在前时区产生一个脉冲，接收到数据信息的二进制符号若为1，则输出信号对应的在后时区产生一个脉冲，编码模块的输出信号为数据脉冲，则输出的数据脉冲的频率能够根据同步信号获得，便可以轻易还原成数据信息。
进一步的，所述前时区和后时区位于所述电力信号波形的正半周；每个所述数据信息的二进制符号，在所述每个正半周内，只产生一次脉冲；所述数据脉冲的开始和结束标志为在同一个正半周的前时区和后时区均产生一次脉冲。
进一步的，编码模块在对应的前时区产生脉冲具体为，在过零点后0.2ms产生脉宽为2ms的脉冲；在对应的后时区产生脉冲具体为，在过零点后7.8ms产生脉宽为2ms的脉冲，则仅需要知道过零点时刻，编码模块即可以对应的在前时区或后时区产生脉冲。
204、将所述数据脉冲与高频信号进行叠加，形成已调制载波信号。
调制模块将所述数据脉冲与高频信号进行叠加，形成已调制载波信号，所述载波信号波形图如图6所示，则所述载波信号不仅带有高频载波信号的高频率，并且带有能够还原成数据信息的数据脉冲，并且高度与电力信号同步，因此所述载波信号能够轻易的在电力线上传输，并且不容易失真，能够简单的进行解码，使得电力线载波信号传输稳定可靠。
进一步的，该步骤具体包括：
信号生成模块通过脉宽调制和整形、滤波电路形成高频信号，所述高频信号为高频正弦波；具体的，所述高频正弦波为10kHz正弦波。
叠加模块采用幅移键控ASK方式，使数据脉冲接通或断开所述高频信号，产生含有直流分量的已调制的载波信号。
本实施例中，通过对电力信号进行过零点检测获得同步信号，将数据信息根据同步信号的频率产生数据脉冲；由于数据脉冲的频率是同步信号的频率，即电力信号的频率，则在接收端通过获取电力信号便可以简单的实现同步，以获取数据信息，因为在解调解码时数据信息的还原与电力信号在时间上密切关联，可以明显提高传输性能，并且数据脉冲通过与高频信号进行叠加，形成已调制载波信号，该载波信号不仅带有高频载波信号的高频率，并且带有能够还原成数据信息的数据脉冲，并且高度与电力信号同步，因此所述载波信号能够轻易的在电力线上传输，并且不容易失真，能够简单的进行解码，使得电力线载波信号传输稳定可靠。
请参阅图7，为本发明实施例中一种电力线载波编码调制装置实施例示意图，包括：
检测模块301，与电力线连接，用于对电力信号进行过零点检测，获得与电力信号同步的同步信号；
进一步的，所述同步信号包括零点到电力信号峰值之间的前时区，以及电力信号峰值到零点之间的后时区，所述前时区和后时区分别用于对应不同的二进制符号；
进一步的，所述前时区和后时区位于所述电力信号波形的正半周；
进一步的，所述电力信号为正弦波的电压信号或电流信号，所述电力信号的周期为20ms，所述前时区为过零点至过零点后5ms的时区，所述后时区为过零点后5ms至过零点后10ms的时区；
进一步的，所述检测模块301包括：
比较器3011，与电力线连接，用于对电力信号进行过零点检测，获得未隔离同步信号；
隔离模块3012，与比较器3011连接，用于对所述未隔离同步信号进行光耦隔离，获得同步信号。
编码模块302，与检测模块301连接，用于将数据信息根据所述同步信号的频率产生数据脉冲；具体的，所述编码模块302为单片机；
进一步的，所述编码模块302还用于：将数据信息的二进制符号，在对应的前时区或后时区产生脉冲，形成数据脉冲；
进一步的，每个所述数据信息的二进制符号，在所述每个正半周内，只产生一次脉冲；所述数据脉冲的开始和结束标志为在同一个正半周的前时区和后时区均产生一次脉冲；
进一步的，所述在对应的前时区产生脉冲具体为，在过零点后0.2ms产生脉宽为2ms的脉冲；所述在对应的后时区产生脉冲具体为，在过零点后7.8ms产生脉宽为2ms的脉冲；
调制模块303，与编码模块302连接，用于将所述数据脉冲与高频载波信号进行叠加，形成已调制载波信号；
进一步的，所述调制模块303包括：
信号生成模块3031，用于通过脉宽调制和整形、滤波电路形成高频信号，所述高频信号为高频正弦波；具体的，所述信号生成模块3031与所述编码模块302在同一单片机内。
叠加模块3032，与信号生成模块3031以及编码模块302连接，用于采用幅移键控ASK方式，使数据脉冲接通或断开所述高频信号，产生含有直流分量的已调制的载波信号。
本实施例中，通过对电力信号进行过零点检测获得同步信号，将数据信息根据同步信号的频率产生数据脉冲；由于数据脉冲的频率是同步信号的频率，即电力信号的频率，则在接收端通过获取电力信号便可以简单的实现同步，以获取数据信息，因为在解调解码时数据信息的还原与电力信号在时间上密切关联，可以明显提高传输性能，并且数据脉冲通过与高频信号进行叠加，形成已调制载波信号，该载波信号不仅带有高频载波信号的高频率，并且带有能够还原成数据信息的数据脉冲，并且高度与电力信号同步，因此所述载波信号能够轻易的在电力线上传输，并且不容易失真，能够简单的进行解码，使得电力线载波信号传输稳定可靠。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机（或单片机等处理器）可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、磁盘或光盘等。
以上对本发明实施例所提供的一种载波编码调制方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (16)
1.一种电力线载波编码调制方法，其特征在于，包括：
对电力信号进行过零点检测，获得与电力信号同步的同步信号；
将数据信息根据所述同步信号的频率产生数据脉冲。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
将所述数据脉冲与高频信号进行叠加，形成已调制载波信号。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述同步信号包括零点到电力信号峰值之间的前时区，以及电力信号峰值到零点之间的后时区，所述前时区和后时区分别用于对应发送不同的二进制符号；
所述将数据信息根据所述同步信号的频率产生数据脉冲具体包括：
将数据信息的二进制符号，在对应的前时区或后时区产生脉冲，形成数据脉冲。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述前时区和后时区位于所述电力信号波形的正半周；
每个所述数据信息的二进制符号，在所述每个正半周内，只产生一次脉冲；所述数据脉冲的开始和结束标志为在同一个正半周的前时区和后时区均产生一次脉冲。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述电力信号为正弦波的电压信号或电流信号，所述电力信号的周期为20ms，所述前时区为过零点至过零点后5ms的时区，所述后时区为过零点后5ms至过零点后10ms的时区。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，
所述在对应的前时区产生脉冲具体为，在过零点后0.2ms产生脉宽为2ms的脉冲；
所述在对应的后时区产生脉冲具体为，在过零点后7.8ms产生脉宽为2ms的脉冲。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对电力信号进行过零点检测，获得与电力信号同步的同步信号具体包括：
利用比较器对电力信号进行过零点检测，获得未隔离同步信号；
对所述未隔离同步信号进行光耦隔离，获得同步信号，所述同步信号为方波信号。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述数据脉冲与高频信号进行叠加，形成已调制载波信号，具体包括：
通过脉宽调制和整形、滤波电路形成高频信号，所述高频信号为高频正弦波；
采用幅移键控ASK方式，使数据脉冲接通或断开所述高频信号，产生含有直流分量的已调制的载波信号。
9.一种电力线载波编码调制装置，其特征在于，包括：
检测模块，用于对电力信号进行过零点检测，获得与电力信号同步的同步信号；
编码模块，用于将数据信息根据所述同步信号的频率产生数据脉冲。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括：
调制模块，用于将所述数据脉冲与高频载波信号进行叠加，形成已调制载波信号。
11.根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述同步信号包括零点到电力信号峰值之间的前时区，以及电力信号峰值到零点之间的后时区，所述前时区和后时区分别用于对应发送不同的二进制符号；
所述编码模块进一步用于：将数据信息的二进制符号，在对应的前时区或后时区产生脉冲，形成数据脉冲。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述前时区和后时区位于所述电力信号波形的正半周；
每个所述数据信息的二进制符号，在所述每个正半周内，只产生一次脉冲；所述数据脉冲的开始和结束标志为在同一个正半周的前时区和后时区均产生一次脉冲。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述电力信号为正弦波的电压信号或电流信号，所述电力信号的周期为20ms，所述前时区为过零点至过零点后5ms的时区，所述后时区为过零点后5ms至过零点后10ms的时区。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，
所述在对应的前时区产生脉冲具体为，在过零点后0.2ms产生脉宽为2ms的脉冲；
所述在对应的后时区产生脉冲具体为，在过零点后7.8ms产生脉宽为2ms的脉冲。
15.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述检测模块包括：
比较器，用于对电力信号进行过零点检测，获得未隔离同步信号；
隔离模块，用于对所述未隔离同步信号进行光耦隔离传输，获得同步信号。
16.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述调制模块包括：
信号生成模块，用于通过脉宽调制和整形、滤波电路形成高频信号，所述高频信号为高频正弦波；
叠加模块，用于采用幅移键控ASK方式，使数据脉冲接通或断开所述高频信号，产生含有直流分量的已调制载波信号。
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| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 518055 Shenzhen, Nanshan District, Taoyuan street, the former industrial zone, the second floor, building seventeen, building six, No. Applicant after: SHENZHEN FRIENDCOM TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co.,Ltd. Address before: 518055 Shenzhen, Nanshan District, Taoyuan street, the former industrial zone, the second floor, building seventeen, building six, No. Applicant before: SHENZHEN FRIENDCOM TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co.,Ltd. |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: SHENZHEN FRIENDCOM TECHNOLOGY DEVELOPMENT CO., LTD. TO: SHENZHEN YOUXUNDA TECHNOLOGY CO., LTD. |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP02 | Change in the address of a patent holder | ||
| CP02 | Change in the address of a patent holder |
Address after: 3rd Floor, Building 6, Guangqian Industrial Zone, Longzhu 3rd Road, Longzhu 3rd Road, Longguang Community, Taoyuan Street, Nanshan District, Shenzhen, Guangdong Province, 518000 Patentee after: SHENZHEN FRIENDCOM TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co.,Ltd. Address before: 518055 6th floor, building 17, Guangqian Industrial Zone, Taoyuan Street, Nanshan District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee before: SHENZHEN FRIENDCOM TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co.,Ltd. |