CN109687892B - 一种信号调制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种信号调制系统及方法，该系统包括：通用异步收发传输器，载波产生器，载波同步器以及信号调制器；应用本发明实施例提供的系统能够生成待传输信号和载波，其中，所述载波的波特率为所述待传输信号的波特率的整数倍、且占空比为预设比例；将所述待传输信号的上升沿时刻与所述载波的上升沿时刻进行同步，或者将所述待传输信号的下升沿时刻与所述载波的下升沿时刻进行同步；对同步后的待传输信号和所述载波进行信号调制得到载波信号。应用本发明实施例提供的方案能够提高对待传输信息进行调制的效率。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种信号调制系统及方法。
背景技术
电力载波技术是电力系统中特有的通信方式，是指将模拟信号或数字信号加载到载波上得到载波信号，并将载波信号与供电电源进行耦合得到电力载波信号，然后利用现有电力线进行高速传输电力载波信号的技术。由于电力载波技术是利用电力线传输电力载波信息号的技术，所以不需要重新架设网络，只要有电力线，就能进行数据传输。电力载波技术在智能家居、远程抄表系统以及远程路灯监控系统中拥有广阔的应用前景。
对待传输信号进行调制，也就是，将待传输信号调制到载波上得到载波信号的过程中，通常是利用载波的四种不同的相位差来表征输入的待传输信号，而由于待传输信号通常是二进制数据，因此则需要把二进制数据变换为四进制数据，才能将待传输数据调制到载波上，导致对待传输信息进行调制的效率低。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种信号调制系统及方法，以实现提高对待传输信息进行调制的效率。具体技术方案如下：
本发明实施的一方面，提供了一种信号调制系统，该系统包括：通用异步收发传输器，载波产生器，载波同步器以及信号调制器，其中，
所述通用异步收发传输器，用于生成待传输信号，并将所述待传输信号发送至所述载波同步器。
所述载波产生器，用于产生满足预设条件的载波信号，并将所述载波信号发送至所述载波同步器，其中，所述预设条件为：所述载波的频率为所述待传输信号的波特率的整数倍、且所述载波的占空比为预设比例；
所述载波同步器，用于接收所述通用异步收发传输器发送的所述待传输信号和所述载波产生器发送的所述载波，将所述待传输信号的上升沿时刻与所述载波的上升沿时刻进行同步，或者将所述待传输信号的下升沿时刻与所述载波的下升沿时刻进行同步，将同步后的待传输信号和所述载波发送至所述信号调制器；
所述信号调制器，用于接收所述载波同步器发送的同步后的待传输信号和所述载波，对同步后的待传输信号和所述载波进行信号调制得到载波信号。
可选的，所述系统还包括：耦合器，其中，
所述信号调制器，还用于将所述载波信号发送至所述耦合器；
所述耦合器，用于接收所述信号调制器发送的所述载波信号，并将所述载波信号和供电电源提供的电信号进行耦合得到电力载波信号。
可选的，所述系统还包括：差分驱动电路，其中，
所述载波同步器，还用于将同步后的待传输信号发送至所述差分驱动电路；
所述信号调制器，具体用于接收所述载波同步器发送的同步后的待传输信号和所述载波，将同步后的待传输信号和所述载波进行信号调制得到载波信号，将所述载波信号发送至所述差分驱动电路；
所述差分驱动电路，用于接收所述载波同步器发送的同步后的待传输信号和所述信号调制器发送的所述载波信号，并在同步后的待传输信号的逻辑状态为0时，向所述耦合器发送所述载波信号；
所述耦合器，具体用于接收所述差分驱动电路发送的所述载波信号，并将所述载波信号和供电电源提供的电信号进行耦合得到电力载波信号。
可选的，所述系统还包括：阻抗匹配电路，其中，
所述差分驱动电路，具体用于接收所述载波同步器发送的同步后的待传输信号和所述信号调制器发送的所述载波信号，并在同步后的待传输信号的逻辑状态为0时，向所述阻抗匹配电路发送所述载波信号；
所述阻抗匹配电路，用于在接收到所述差分驱动电路发送的所述载波信号后进行终端阻抗匹配，并将所述载波信号发送至所述耦合器；
所述耦合器，具体用于接收所述阻抗匹配电路发送的所述载波信号，并将所述载波信号和供电电源提供的电信号进行耦合得到电力载波信号。
可选的，所述系统还包括：交流耦合器，其中，
所述阻抗匹配电路，具体用于在接收到所述差分驱动电路发送的所述载波信号后进行终端阻抗匹配，并将所述载波信号发送至所述交流耦合器；
所述交流耦合器，用于接收所述阻抗匹配电路发送的所述载波信号，隔断用于传输电力载波信号的线路中包含的低频交流电压或直流电压；
所述耦合器，具体用于接收所述交流耦合器发送的所述载波信号，并将所述将载波信号和供电电源提供的包含低频交流电压或直流电压的电信号进行耦合得到电力载波信号。
可选的，所述系统还包括：电感隔离器，其中，
所述耦合器，还用于将所述电力载波信号发送至所述电感隔离器；
所述电感隔离器，用于接收所述耦合器发送的所述电力载波信号，对所述电力载波信号中包含的电信号进行电感隔离。
本发明实施的又一方面，还提供了一种信号调制方法，该方法包括：
生成待传输信号和满足预设条件的载波，其中，所述预设条件为：所述载波的频率为所述待传输信号的波特率的整数倍、且所述载波的占空比为预设比例；
将所述待传输信号的上升沿时刻与所述载波的上升沿时刻进行同步，或者将所述待传输信号的下升沿时刻与所述载波的下升沿时刻进行同步；
对同步后的待传输信号和所述载波进行信号调制得到载波信号。
可选的，所述对同步后的待传输信号和所述载波进行信号调制得到载波信号的步骤之后，包括：
确定同步后的待传输信号的逻辑状态为0时，将所述载波信号和供电电源提供的电信号进行耦合得到电力载波信号。
可选的，在所述确定同步后的待传输信号的逻辑状态为0之后，在所述将所述载波信号和供电电源提供的电信号进行耦合得到电力载波信号之前，还包括：
根据用于传输电力载波信号的线路的阻抗进行终端阻抗匹配。
可选的，在将所述载波信号和供电电源提供的电信号进行耦合得到电力载波信号之后，还包括：
隔离所述电力载波中包含的低频交流电压或直流电压。
本发明实施例提供的一种信号调制系统及方法，可以生成待传输信号和波特率为所述待传输信号的波特率的整数倍、且占空比为预设比例的载波；将所述待传输信号的上升沿时刻与所述载波的上升沿时刻进行同步，或者将所述待传输信号的下升沿时刻与所述载波的下升沿时刻进行同步；对同步后的待传输信号和所述载波进行信号调制得到载波信号。应用本发明实施例提供的方案，通过将待传输信号与载波的上升沿时刻或者下降沿时刻进行同步后，将待传输信号加载到载波上得到载波信号，而无需将二进制数据变换为四进制数据后再生成载波信号，生成载波信号的过程更简便，能够提高调制效率。
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地介绍，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为本发明实施例提供的一种信号调制系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种信号调制系统的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的波形示意图；
图4为本发明实施例提供的一种信号调制方法的流程示意图。
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做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。
参见图1，示出了本发明实施例提供的一种信号调制系统的结构示意图，该系统包括：通用异步收发传输器100，载波产生器110，载波同步器120，信号调制器130，其中，
通用异步收发传输器100，用于生成待传输信号，并将待传输信号发送至载波同步器120。
载波产生器110，用于产生满足预设条件的载波，并将所述载波发送至载波同步器120；
其中，所述预设条件为：所述载波的频率为所述待传输信号的波特率的整数倍、且所述载波的占空比为预设比例。
具体的，载波的波特率可以为待传输信号的波特率的1倍、2倍等，优选地为1倍。
一种实现方式中，为了保证得到的载波信号中的直流分量最小，载波的占空比可以为50％。
载波同步器120，用于接收通用异步收发传输器100发送的待传输信号和载波产生器110发送的载波，将待传输信号的上升沿时刻与载波的上升沿时刻进行同步，或者将待传输信号的下升沿时刻与载波的下升沿时刻进行同步，将同步后的待传输信号和载波发送至信号调制器130。
通过将待传输信号的上升沿时刻与载波的上升沿时刻进行同步，或者将待传输信号的下升沿时刻与载波的下升沿时刻进行同步，在后续进行信号调制得到载波信号时，不需要考虑载波的相位以及稳定性的问题，提高调制效率。
信号调制器130，用于接收载波同步器120发送的同步后的待传输信号和载波，对同步后的待传输信号和载波进行信号调制得到载波信号。
一种实现方式中，信号调制器130可以为OOK(On-Off Keying，二进制振幅键控)调制器。
通过载波产生器110自产生与待传输信号倍数频率的载波，实现免除信号调制器130中所需的载波生成电路以及免除等待载波稳定时间，提高调制效率。
本发明实施例一种实现方式中，上述系统还包括：耦合器，其中，
信号调制器130，还用于将载波信号发送至耦合器；
耦合器，用于接收信号调制器130发送的载波信号，并将载波信号和供电电源提供的电信号进行耦合得到电力载波信号。
本发明实施例一种实现方式中，上述系统还包括：差分驱动电路，其中，
载波同步器120，还用于将同步后的待传输信号发送至差分驱动电路。
信号调制器130，具体用于接收载波同步器发送的同步后的待传输信号和载波，将同步后的待传输信号和载波进行信号调制得到载波信号，将载波信号发送至差分驱动电路。
差分驱动电路，用于接收载波同步器110发送的同步后的待传输信号和信号调制器120发送的载波信号，并在同步后的待传输信号的逻辑状态为0时，向耦合器发送所述载波信号。
具体的，差分驱动的使能控制在同步后的待传输信号的逻辑状态为0时使能输出，逻辑状态为1时不使能输出，利用此机制电力载波信号接收电路在待传输信号的逻辑状态为1时接收到正常信号或冲突信号，方便进行半双工通讯协调。
耦合器，具体用于接收差分驱动电路发送的载波信号，并将载波信号和供电电源提供的电信号进行耦合得到电力载波信号。
本发明实施例一种实现方式中，上述系统还包括：阻抗匹配电路，其中，
差分驱动电路，具体用于接收载波同步器110发送的同步后的待传输信号和信号调制器120发送的载波信号，并在同步后的待传输信号的逻辑状态为0时，向阻抗匹配电路发送载波信号；
阻抗匹配电路，用于在接收到差分驱动电路发送的载波信号后进行终端阻抗匹配，并将载波信号发送至耦合器。
一种实现方式中，进行阻抗匹配的过程中，可以根据用于传输电力载波信号的线路的阻抗进行终端阻抗匹配，也就是匹配的阻抗与传输待解调信号的线路的阻抗的差值在一定的数值范围内。
耦合器，具体用于接收阻抗匹配电路发送的载波信号，并将载波信号和供电电源提供的电信号进行耦合得到电力载波信号。
本发明实施例一种实现方式中，上述系统还包括：交流耦合器，其中，
阻抗匹配电路，具体用于在接收到差分驱动电路发送的载波信号后进行终端阻抗匹配，并将载波信号发送至交流耦合器。
交流耦合器，可以利用瓷片电容实现，用于接收阻抗匹配电路发送的载波信号，隔断用于传输电力载波信号的线路中包含的低频交流电压或直流电压，并将所述载波信号发送至耦合器；
耦合器，具体用于接收交流耦合器发送的载波信号，并将载波信号和供电电源提供的包含低频交流电压或直流电压的电信号进行耦合得到电力载波信号。
本发明实施例一种实现方式中，上述系统还包括：电感隔离器，其中，
耦合器，还用于将电力载波信号发送至电感隔离器；
电感隔离器，用于接收耦合器发送的电力载波信号，对电力载波信号中包含的电信号进行电感隔离。
由于电力载波信号是在电力线上传播的，电力线上包含高频载波信号及低频或者直流的电源信号，因此，通过电感隔离器来隔离高频载波信号，使得在实现从电力线上获取电源的同时不影响到载波信号通讯。
应用本发明实施例提供的方案，通过将待传输信号与载波的上升沿时刻或者下降沿时刻进行同步后，将待传输信号加载到载波上得到载波信号，而无需将二进制数据变换为四进制数据后再生成载波信号，生成载波信号的过程更简便，能够对待传输信息进行调制的对待传输信息进行调制的效率。
以下以一具体实施例来对本发明实施例提供的信号调制系统进行介绍，参见图2示出了本发明实施例提供的另一种信号调制系统结构示意图，包括：通用异步收发传输器200，载波产生器器210，载波同步器220，信号调制器230，差分驱动电路240，阻抗匹配电路250，交流耦合器260，耦合器270，电感隔离器280；图3为本发明实施例提供的波形示意图，其中，
通用异步收发传输器200生成待传输信号，载波产生器210产生波特率为待传输信号波特率的整数倍、且50％占空比的载波，载波的波形如图3中B所示，并分别将待传输信号和载波发送至载波同步器220；
载波同步器220接收通用异步收发传输器200发送的待传输信号和载波产生器210发送载波，将待传输信号的下升沿时刻与载波的下升沿时刻进行同步，同步后的待传输信号的波形如图3中A所示，将同步后的待传输信号和载波发送至信号调制器230，并将同步后的待传输信号发送至差分驱动电路240；
信号调制器230接收载波同步器发送的同步后的待传输信号和载波并进行信号调制得到载波信号，并将载波信号发送至差分驱动电路240；
差分驱动电路240接收载波同步器220发送的同步后的待传输信号和信号调制器发送的载波信号，在同步后的待传输信号的逻辑状态为0时，向阻抗匹配电路250发送载波信号，经差分驱动后的载波信号的波形如图3中C、D所示；
阻抗匹配电路250接收到差分驱动电路240发送的载波信号后进行终端阻抗匹配，并将载波信号发送至交流耦合器260；
交流耦合器260接收接收阻抗匹配电路250发送的载波信号，隔断用于传输电力载波信号的线路中包含的低频交流电压或直流电压；
耦合器270接收交流耦合器260发送的的载波信号，并将载波信号和供电电源进行耦合得到电力载波信号，将电路载波信号发送至电感隔离器280；
电感隔离器280接收耦合器270发送的电力载波信号，对电力载波信号中包含的供电电源进行电感隔离。
参见图4，示出了本发明实施例提供的一种信号调制方法的流程示意图，该方法包括：
S300，生成待传输信号和满足预设条件的载波，其中，所述预设条件为：所述载波的频率为所述待传输信号的波特率的整数倍、且所述载波的占空比为预设比例；
S310，将所述待传输信号的上升沿时刻与所述载波的上升沿时刻进行同步，或者将所述待传输信号的下升沿时刻与所述载波的下升沿时刻进行同步；
S320，对同步后的待传输信号和所述载波进行信号调制得到载波信号。
本发明实施例一种实现方式中，所述对同步后的待传输信号和所述载波进行信号调制得到载波信号的步骤之后，包括：
将所述载波信号和供电电源提供的电信号进行耦合得到电力载波信号。
本发明实施例一种实现方式中，所述将所述载波信号和供电电源进行耦合得到电力载波信号的步骤，包括：
确定同步后的待传输信号的逻辑状态为0时，将所述载波信号和供电电源进行耦合得到电力载波信号。
本发明实施例一种实现方式中，在所述确定同步后的待传输信号的逻辑状态为0之后，在所述将所述载波信号和供电电源提供的电信号进行耦合得到电力载波信号之前，还包括：
根据用于传输电力载波信号的线路的阻抗进行终端阻抗匹配。
本发明实施例一种实现方式中，在所述将所述载波信号和供电电源提供的电信号进行耦合得到电力载波信号之后，还包括：
隔离所述电力载波信号中包含的低频交流电压或直流电压。
应用本发明实施例提供的方案，通过将待传输信号与载波的上升沿时刻或者下降沿时刻进行同步后，将待传输信号加载到载波上得到载波信号，而无需将二进制数据变换为四进制数据后再生成载波信号，生成载波信号的过程更简便，能够提高对待传输信息进行调制的效率。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于方法实施例而言，由于其基本相似于系统实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种信号调制系统，其特征在于，所述系统包括：通用异步收发传输器，载波产生器，载波同步器以及信号调制器，其中，
所述通用异步收发传输器，用于生成待传输信号，并将所述待传输信号发送至所述载波同步器；
所述载波产生器，用于产生满足预设条件的载波，并将所述载波发送至所述载波同步器，其中，所述预设条件为：所述载波的频率为所述待传输信号的波特率的整数倍、且所述载波的占空比为预设比例；
所述载波同步器，用于接收所述通用异步收发传输器发送的所述待传输信号和所述载波产生器发送的所述载波，将所述待传输信号的上升沿时刻与所述载波的上升沿时刻进行同步，或者将所述待传输信号的下升沿时刻与所述载波的下升沿时刻进行同步，将同步后的待传输信号和所述载波发送至所述信号调制器；
所述信号调制器，用于接收所述载波同步器发送的同步后的待传输信号和所述载波，对同步后的待传输信号和所述载波进行信号调制得到载波信号。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：耦合器，其中，
所述信号调制器，还用于将所述载波信号发送至所述耦合器；
所述耦合器，用于接收所述信号调制器发送的所述载波信号，并将所述载波信号和供电电源提供的电信号进行耦合得到电力载波信号。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：差分驱动电路，其中，
所述载波同步器，还用于将同步后的待传输信号发送至所述差分驱动电路；
所述信号调制器，具体用于接收所述载波同步器发送的同步后的待传输信号和所述载波，将同步后的待传输信号和所述载波进行信号调制得到载波信号，将所述载波信号发送至所述差分驱动电路；
所述差分驱动电路，用于接收所述载波同步器发送的同步后的待传输信号和所述信号调制器发送的所述载波信号，并在同步后的待传输信号的逻辑状态为0时，向所述耦合器发送所述载波信号；
所述耦合器，具体用于接收所述差分驱动电路发送的所述载波信号，并将所述载波信号和供电电源提供的电信号进行耦合得到电力载波信号。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：阻抗匹配电路，其中，
所述差分驱动电路，具体用于接收所述载波同步器发送的同步后的待传输信号和所述信号调制器发送的所述载波信号，并在同步后的待传输信号的逻辑状态为0时，向所述阻抗匹配电路发送所述载波信号；
所述阻抗匹配电路，用于在接收到所述差分驱动电路发送的所述载波信号后进行终端阻抗匹配，并将所述载波信号发送至所述耦合器；
所述耦合器，具体用于接收所述阻抗匹配电路发送的所述载波信号，并将所述载波信号和供电电源提供的电信号进行耦合得到电力载波信号。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：交流耦合器，其中，
所述阻抗匹配电路，具体用于在接收到所述差分驱动电路发送的所述载波信号后进行终端阻抗匹配，并将所述载波信号发送至所述交流耦合器；
所述交流耦合器，用于接收所述阻抗匹配电路发送的所述载波信号，隔断用于传输电力载波信号的线路中包含的低频交流电压或直流电压，并将所述载波信号发送至所述耦合器；
所述耦合器，具体用于接收所述交流耦合器发送的所述载波信号，并将所述载波信号和供电电源提供的电信号进行耦合得到电力载波信号。
6.一种信号调制方法，其特征在于，所述方法包括：
生成待传输信号和满足预设条件的载波，其中，所述预设条件为：所述载波的频率为所述待传输信号的波特率的整数倍、且所述载波的占空比为预设比例；
将所述待传输信号的上升沿时刻与所述载波的上升沿时刻进行同步，或者将所述待传输信号的下升沿时刻与所述载波的下升沿时刻进行同步；
对同步后的待传输信号和所述载波进行信号调制得到载波信号。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对同步后的待传输信号和所述载波进行信号调制得到载波信号的步骤之后，包括：
确定同步后的待传输信号的逻辑状态为0时，将所述载波信号和供电电源提供的电信号进行耦合得到电力载波信号。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述确定同步后的待传输信号的逻辑状态为0之后，在所述载波信号和供电电源提供的电信号进行耦合得到电力载波信号之前，还包括：
根据用于传输电力载波信号的线路的阻抗进行终端阻抗匹配。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在将所述载波信号和供电电源提供的电信号进行耦合得到电力载波信号之后，还包括：
隔离所述电力载波信号中包含的低频交流电压或直流电压。
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| Publication number | Publication date |
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