CN111726158A - 通信模块、集中器、直放站及微功率无线抄表通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种通信模块、集中器、直放站及微功率无线抄表通信系统，属于通信技术领域。所述通信模块为用于集中器的通信模块，其包括：MCU，用于输出收发控制信号；总线调制器，用于对所述收发控制信号进行调制；以及第一信号收发器，用于将调制后的所述收发控制信号输出至直放站，其中所述直放站响应于所述收发控制信号而进入接收模式或发送模式。集中器使用收发控制信号来控制直放站进入接收模式或发送模式，使得直放站实现收发分时，从而通过直放站的信号放大功能解决微功率无线抄表通信系统的弱信号问题。

Description

通信模块、集中器、直放站及微功率无线抄表通信系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体地涉及一种用于集中器的通信模块、一种集中器、一种直放站及一种微功率无线抄表通信系统。

背景技术

宽带微功率无线抄表本地通信系统是近年来发展的一项新技术，具有广泛应用前景。相比于传统的人工抄表、租用电话线抄表、低压电力线载波抄表、光纤抄表等具有的效率低，可靠性低以及延迟较大的缺点，宽带微功率无线抄表具效率高，速率高，时延低等优点。

但凡是无线通信都通常会面临弱信号应用场景，宽带微功率无线抄表本地通信系统在一些特殊的应用场景下会遇到弱信号的应用情况，如在楼宇建筑的地下室场景。抄表集中器一般会放置在配电房中，而用户电表一般安装在电井中，大多数情况下，配电房和电井有较远的距离，这就导致配电房内集中器的发出的射频信号到达最近电井内电表时，信号衰减较大，进而导致通信的稳定性和可靠性降低。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种通信模块、集中器、直放站及微功率无线抄表通信系统，用于解决微功率无线抄表通信系统中的弱信号问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种用于集中器的通信模块，包括：MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)，用于输出收发控制信号；总线调制器，用于对所述收发控制信号进行调制；以及第一信号收发器，用于将调制后的所述收发控制信号输出至直放站，其中所述直放站响应于所述收发控制信号而进入接收模式或发送模式。

可选的，所述收发控制信号包括第一收发控制信号和第二收发控制信号，所述MCU用于：在初始化完成之后输出所述第一收发控制信号；在将向电表发送信号的情况下，输出所述第二收发控制信号；在输出所述第二收发控制信号第一预设时间之后，输出向所述电表发送的信号；以及在输出向所述电表发送的信号第二预设时间之后，输出所述第一收发控制信号，其中所述直放站响应于所述第一收发控制信号而进入所述接收模式，响应于所述第二收发控制信号而进入所述发送模式。

可选的，所述通信模块还包括：微功率射频前端，用于将来自所述直放站的射频信号处理为数字信号发送至所述MCU，以及用于将来自所述MCU的数字信号处理为射频信号进行输出。

可选的，所述第一信号收发器包括第一隔离网络、第二隔离网络和第一合路器，所述第一隔离网络一端与所述微功率射频前端相连接，另一端与所述第一合路器的第一端口相连接，用于将所述微功率射频前端输出的射频信号与所述总线调制器产生的信号进行隔离；所述第二隔离网络一端与所述总线调制器相连接，另一端与所述第一合路器的第二端口相连接，用于将所述总线调制器产生的信号与所述微功率射频前端输出的射频信号进行隔离；以及所述第一合路器的公共端与所述直放站相连接，用于将所述第一隔离网络或第二隔离网络输出的信号发送至所述直放站，以及用于接收来自所述直放站的射频信号，并将来自所述直放站的射频信号经由所述第一隔离网络输入至所述微功率射频前端。

相应的，本发明实施例还提供一种直放站，包括：第二信号收发器、总线解调器、接收信号处理模块、发送信号处理模块、开关模块，所述第二信号收发器用于接收集中器发送的收发控制信号，其中所述集中器包括上述的用于集中器的通信模块，所述总线解调器用于对所述收发控制信号进行解调，所述开关模块用于根据解调后的所述收发控制信号控制所述接收信号处理模块或所述发送信号处理模块接入通信链路，以使得所述直放站进入接收模式或发送模式。

可选的，所述收发控制信号包括第一收发控制信号和第二收发控制信号，所述开关模块根据所述第一收发控制信号控制所述接收信号处理模块接入通信链路，以使得所述直放站进入所述接收模式，所述开关模块根据所述第二收发控制信号控制所述发送信号处理模块接入通信链路，以使得所述直放站进入所述发送模式。

可选的，所述第二信号收发器包括第二合路器、第三隔离网络、第四隔离网络，所述开关模块包括第一射频开关和第二射频开关，所述直放站还包括天线，所述第二合路器的公共端与所述集中器相连接，所述第二合路器的第一端口与所述第三隔离网络的一端相连接，所述第二合路器的第二端口与所述第四隔离网络的一端相连接，所述第三隔离网络的另一端与所述第一射频开关的公共端相连接，所述第一射频开关的第一端口与所述发送信号处理模块的一端相连接，所述发送信号处理模块的另一端与所述第二射频开关的第一端口相连接，所述第四隔离网络的另一端与所述总线解调器的一端相连接，所述总线解调器的另一端分别与所述第一射频开关的控制端和所述第二射频开关的控制端相连接，所述接收信号处理模块的一端与所述第一射频开关的第二端口相连接，所述接收信号处理模块的另一端与所述第二射频开关的第二端口相连接，所述第二射频开关的公共端与所述天线相连接。

可选的，所述发送信号处理模块包括依次连接的第一低噪声放大器、第一射频滤波器、第一混频器、第一基带滤波器、第二混频器、第二射频滤波器、第一功率放大器，其中所述第一低噪声放大器与所述第一射频开关的第一端口相连接，所述第一功率放大器与所述第二射频开关的第一端口相连接；以及所述接收信号处理模块包括依次连接的第二功率放大器、第三射频滤波器、第三混频器、第三基带滤波器、第四混频器、第四射频滤波器、第二低噪声放大器，其中所述第二功率放大器与所述的第二射频开关的第二端口相连接，所述第二低噪声放大器与所述第一射频开关的第二端口相连接，所述直放站还包括频率源，用于分别为所述第一混频器和所述第四混频器生成用于下变频的本振频率，以及分别为所述第二混频器和所述第三混频器生成用于上变频的本振频率。

相应的，本发明实施例还提供一种集中器，包括上述的用于集中器的通信模块。

相应的，本发明实施例还提供一种微功率无线抄表通信系统，包括：电表；上述的集中器；以及上述的直放站。

通过上述技术方案，集中器使用收发控制信号来控制直放站进入接收模式或发送模式，使得直放站实现收发分时，从而通过直放站的信号放大功能解决微功率无线抄表通信系统的弱信号问题。另外，直放站的接收模式和发送模式使用不同的通信路径，避免了信号接收和发送链路之间的干扰。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1示出了根据本发明一实施例的用于集中器的通信模块的结构框图；

图2示出了根据本发明另一实施例的用于集中器的通信模块的结构框图；

图3示出了根据本发明一实施例的直放站的通信模块的结构框图；

图4示出了根据本发明另一实施例的直放站的通信模块的结构框图；

图5示出了根据本发明一实施例的微功率无线抄表通信系统的结构框图；以及

图6示出了电表的通信模块的结构框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

相关技术在解决无线通信在类似地下室之类应用场景时的弱信号问题时，首先采用的方案是配置专用直放站。下行链路中，前端采用施主天线定向接收集中器发射的信号，通过直放站将信号进行接收、滤波、放大等处理后再通过服务天线发射出去。上行链路中，直放站通过服务天线接收信号再由直放站进行放大处理，然后再通过施主天线发送给集中器，上下行链路采用频分进行隔离，这是目前移动通信常用的解决方案。直放站的种类有很多，如，全无线收发直放站，数字光纤直放站等。其次采用的方案是采用中继器(或路由器节点)方案，即将一台数据转发中继器(或路由器节点)布置在集中器与电井位置之间合适的位置处，中继器(或路由器节点)对来自集中器和电表的数据进行处理和转发。

但是上述的弱信号增强方案并不太适用于宽带微功率无线本地通信增强，原因是：

(1)移动通信采用的直放站方案中，其上下行链路采用的是不同的通信频率，上下行通信信号公用一根天线并且容易通过双工器进行隔离，但宽带微功率通信频率无上下行划分，收发分时进行，因此，无法直接沿用移动通信的频分直放站信号增强方案。

(2)采用类似WiFi中继器方案是一种看似可行的方案，但中继器方案的缺点是会增加信号延时，引入多径干扰，同时，实际应用中发现，WiFi中继器的用户体验不是很理想，数据传输不是很流畅。宽带微功率无线抄表本地通信系统若采用中继器方案，在带来不可靠性的同时也会损伤抄表通信系统的宽带优势。

(3)采用类似Zigbee的节点补点即增加路由器节点方案，也是一种看似可行的方案，但在抄表系统中，一个路由器节点就是一个电表，专门安装一个电表仅用作补点路由，无论从成本还是实用性考虑都是不可行的。

基于上述原因，本发明实施例提供一种通信模块、集中器、直放站及微功率无线抄表通信系统，用于解决微功率无线抄表通信系统中的弱信号问题。

图1示出了根据本发明一实施例的用于集中器的通信模块的结构框图。如图1所示，本发明实施例提供一种用于集中器的通信模块，其可以包括：MCU 110，用于输出收发控制信号；总线调制器120，用于对所述收发控制信号进行调制；以及第一信号收发器130，用于将调制后的所述收发控制信号输出至直放站，其中所述直放站响应于所述收发控制信号而进入接收模式或发送模式。MCU 110可以通过GPIO(General-purpose input/output，通用型输入/输出)端口或其他方式发出收发控制信号。通过输出收发控制信号控制直放站进入接收模式或发送模式，从而使得直放站能够实现分时收发信号。

图2示出了根据本发明另一实施例的用于集中器的通信模块的结构框图，参考图2，本发明实施例提供的用于集中器的通信模块进一步包括微功率射频前端140，第一信号收发器130可以包括第一隔离网络131、第二隔离网络132和第一合路器133。第一隔离网络131一端与微功率射频前端140相连接，另一端与第一合路器133的第一端口相连接。第二隔离网络132一端与总线调制器120相连接，另一端与第一合路器133的第二端口相连接。第一合路器133的公共端与直放站相连接。

MCU 110用于实现整个通信模块的控制功能以及协议执行功能等。例如，MCU 110用于通过数据总线和控制总线与微功率射频前端140进行通信，另外还用于输出收发控制信号至总线调制器120。

微功率射频前端140的主要功能是处理射频信号，完成信号的模拟和数字转换。在从隔离第一隔离网络131接收到来自直放站的射频信号时，对射频信号进行滤波、下变频、AD转换等处理后将生成的数字信号发送给MCU110。在从MCU 110接收到要发送给电表的信号时，对该信号进行DA转换，上变频、滤波、放大等处理后将生成的射频信号发送给第一隔离网络131，第一隔离网络将131将射频信号发送给第一合路器133，由第一合路器133将射频信号发送给直放站，通过直放站发送给电表。微功率射频前端140生成的视频信号为微功率射频信号。

总线调制器120的作用是将MCU输出的收发控制信号调制成适合在连接集中器和直放站的射频线缆上传输的信号。总线调制器一般都有不同的标准，如M-BUS总线调制器，LIN总线调制器等，本发明实施例对总线调制器120的标准不进行限定。从总线调制器120输出的信号一般应满足总线物理层标准的基带信号。本发明实施例中，总线调制器可仅工作在单发模式。

第一隔离网络131用于隔离微功率射频前端140产生的射频信号与总线控制器120产生的信号。第一隔离网络131中使用的隔离器可以为双向无源模拟器件，通过频率响应将微功率射频前端140产生的射频信号与总线调制器120产生的信号进行隔离，防止总线调制器120产生的信号干扰微功率射频前端140产生的射频信号。第一隔离网络131可以设计为高通滤波器或者带通滤波器，以滤除第一合路器133泄露的收发控制信号。

第二隔离网络132用于将总线调制器120产生的信号与微功率射频前端140产生的射频信号进行隔离。第二隔离网络132采用的隔离器可以是双向无源模拟器件，通过频率响应将总线调制器120产生的信号与微功率射频前端140产生的微功率射频信号进行隔离，防止微功率射频信号干扰总线调制器120产生的信号。第二隔离网络132可以设计为低通滤波器，以滤除从第一合路器133泄露的微功率射频信号。

第一合路器133的将第一隔离网络输出的射频信号或者第二隔离网络输出的收发控制信号通过公共端输送至直放站，另外通过公共端接收直放站发送的射频信号，该射频信号通过第一合路器133的第一端口输送至隔离网络131。收发控制信号和微功率射频前端140输出的微功率射频信号可以使用不同的频段进行传输，例如，总线调制器120可以将收发控制信号调制为以低频带进行传输，例如收发控制信号的传输可以占用100MHz以内频段。微功率射频前端140输出的射频信号所占用的频段可以为470MHz-510MHz。第一合路器133可以根据接收信号的频率的不同来对信号进行区分。

收发控制信号例如可以包括第一收发控制信号和第二收发控制信号，直放站响应于第一收发控制信号进入接收模式，响应于第二收发控制信号进入方模式，从而实现半双工通信。第一收发控制信号和第二收发控制信号的电平可以不同，例如第一收发控制信号是高电平而第二收发控制信号是低电平，或者第一收发控制信号是低电平而第二收发控制信号是高电平。

具体的，在MCU 110初始化完成后，输出第一收发控制信号至总线调制器120，总线调制器120对该第一收发控制信号进行调制，第二隔离网络132将调制后的第一收发控制信号输出至第一合路器133，第一合路器133将调制后的第一收发控制信号输出至直放站，直放站接收到第一收发控制信号后进入接收模式，以便接收电表输送的信号。

在MCU 110有信号要向电表发送时，输出第二收发控制信号至总线调制器120，总线调制器120对该第二收发控制信号进行调制，第二隔离网络132将调制后的第二收发控制信号输出至合路器，第一合路器133将调制后的第二收发控制信号输出至直放站，直放站接收到第二收发控制信号后从接收模式进入发送模式。

MCU 110在输出第二收发控制信号后，等待一第一预设时间以等待直放站完成从接收模式进入发送模式。在所述第一预设时间之后，MCU 110输出要向电表发送的信号。微功率射频前端140对该信号进行DA转换，上变频、滤波、放大等处理后将生成的射频信号发送给第一隔离网络131，第一隔离网络将131将射频信号发送给第一合路器133，由第一合路器133将射频信号发送给直放站，通过直放站发送给电表。本发明实施例中，所述第一预设时间可以根据实际需要设置为任意合适的值。

MCU 110在输出要向电表发送的信号之后，可以等待一第二预设时间以等待直放站将信号发送完成。在所述第二预设时间之后，MCU 110输出第一收发控制信号至总线调制器120，总线调制器120对该第一收发控制信号进行调制，第二隔离网络132将调制后的第一收发控制信号输出至第一合路器133，第一合路器133将调制后的第一收发控制信号输出至直放站，直放站接收到第一收发控制信号后从发送模式进入接收模式，以便接收电表输送的信号。电表输送给直放站的射频信号经直放站处理之后，传送给第一合路器113，第一合路器113将射频信号经由第一端口、第一隔离网络111传送给微功率射频前端140。微功率射频前端140在从隔离第一隔离网络131接收到来自直放站的射频信号时，对射频信号进行滤波、下变频、AD转换等处理后将生成的数字信号发送给MCU 110。

根据集中器的通信模块的工作原理，直放站被设置为在缺省模式下，保持为接收模式。当集中器有信号发送需求时，直放站从接收模式进入发送模式，如此，能够实现直放站收发分时进行，从而通过直放站的信号放大功能解决微功率无线抄表通信系统的弱信号问题。

本发明实施例还提供一种集中器，该集中器可以包括根据本发明任意实施例所述的用于集中器的通信模块。

图3示出了根据本发明一实施例的直放站的通信模块的结构框图。如图3所示，本发明实施例提供一种直放站，所述直放站可以包括第二信号收发器310、总线解调器320、接收信号处理模块330、发送信号处理模块340、开关模块350。

第二收发器310可以接收集中器发送的收发控制信号，总线解调器320可以对收发控制信号进行解调，开关模块350可以根据解调后的收发控制信号控制接收信号处理模块330和发送信号处理模块340接入通信链路，以使得直放站进入接收模式或发送模式。

如前文所述，收发控制信号可以包括第一收发控制信号和第二收发控制信号。开关模块350可以根据第一收发控制信号控制接收信号处理模块330接入通信链路，以使得所述直放站进入接收模式。开关模块350可以根据第二收发控制信号控制发送信号处理模块340接入通信链路，以使得所述直放站进入发送模式。第一收发控制信号和第二收发控制信号的电平可以不同，例如第一收发控制信号是高电平而第二收发控制信号是低电平，或者第一收发控制信号是低电平而第二收发控制信号是高电平。集中器根据需要设置直放站进入接收模式或发送模式，可以使得直放站能够实现分时收发信号。

图4示出了根据本发明另一实施例的直放站的通信模块的结构框图。如图4所示，本发明实施例中，第二收发器可以包括第二合路器311、第三隔离网络312、第四隔离网络313，开关模块可以包括第一射频开关351和第二射频开关352，直放站还可以包括天线360。

第二合路器311的公共端可以与集中器相连接，第一端口可以与第三隔离网络312的一端相连接，第二端口可以与第四隔离网络313的一端相连接。第三隔离网络312的另一端可以与第一射频开关351的公共端相连接，第一射频开关351的第一端口与发送信号处理模块350的一端相连接，发送信号处理模块350的另一端与第二射频开关352的第一端口相连接。第四隔离网络313的另一端与总线解调器320的一端相连接，总线解调器320的另一端分别与第一射频开关351的控制端和第二射频开关352的控制端相连接。接收信号处理模块350的一端与第一射频开关351的第二端口相连接，接收信号处理模块340的另一端与第二射频开关352的第二端口相连接。第二射频开关的公共端与天线360相连接。

集中器和直放站之间可以通过射频线缆连接。第二合路器311可以根据从射频线缆接收到的信号的频率的不同来区分接收到的信号是收发控制信号还是需要发送到电表的信号。

第三隔离网络311用于隔离将发送到电表的信号和收发控制信号。第三隔离网络311中使用的隔离器可以为双向无源模拟器件，通过频率响应将发送到电表的信号和收发控制信号进行隔离，防止收发控制信号干扰将发送到电表的信号。第三隔离网络311可以设计为高通滤波器或者带通滤波器，以滤除第二合路器311泄露的收发控制信号。

第四隔离网络313用于隔离收发控制信号和将发送到电表的信号。第四隔离网络313中使用的隔离器可以为双向无源模拟器件，通过频率响应收发控制信号和将发送到电表的信号进行隔离，防止将发送到电表的信号干扰收发控制信号。第四隔离网络313可以设计为低通滤波器，以滤除从第二合路器311泄露的将发送到电表的信号。如前文所述，从集中器输出的将发送到电表的信号可以为微功率射频信号。

总线解调器320用于对第四隔离网络输出的信号进行解调，其例如可以是M-BUS总线解调器，LIN总线解调器等。

发送信号处理模块340可以包括依次连接的第一低噪声放大器341、第一射频滤波器342、第一混频器343、第一基带滤波器344、第二混频器345、第二射频滤波器346、第一功率放大器347，其中所述第一低噪声放大器341与所述第一射频开关351的第一端口相连接，所述第一功率放大器347与所述第二射频开关352的第一端口相连接。发送信号处理模块340可以对接收到的信号依次执行以下处理低噪声放大、射频滤波、下变频、基带滤波、上变频、射频滤波、功率放大。

接收信号处理模块330可以包括依次连接的第二功率放大器331、第三射频滤波器332、第三混频器333、第三基带滤波器334、第四混频器335、第四射频滤波器336、第二低噪声放大器337，其中所述第二功率放大器与所述的第二射频开关的第二端口相连接，所述第二低噪声放大器与所述第一射频开关的第二端口相连接。接收信号处理模块330可以对接收到的信号依次执行以下处理低噪声放大、射频滤波、下变频、基带滤波、上变频、射频滤波、功率放大。

直放站还可以包括频率源370，用于分别为所述第一混频器和所述第四混频器生成用于下变频的本振频率，以及分别为所述第二混频器和所述第三混频器生成用于上变频的本振频率。图中f1和f4为下变频本振频率，f2和f3为上变频本振频率。四个本振频率可以设置为同一个频率值，例如，根据宽带微功率无线通信的频段范围，可以将其设置为490MHz。

具体的，集中器的MCU初始化完成后或者在向电表输出信号完成后，输出第一收发控制信号至直放站。直放站的第二合路器311在接收到第一收发控制信号的情况下，将第一收发控制信号经由第二端口、第四隔离网络313输送至总线解调器320，总线解调器320对第一收发控制信号进行解调，并将解调后的第一收发控制信号分别输送至第一射频开关351的控制端和第二射频开关352的控制端。第一射频开关351响应于第一收发控制信号控制其第二端口接通，第二射频开关352响应于第一收发控制信号控制器其第二端口接通，控制接收信号处理模块330接入通信链路，以使得所述直放站进入接收模式。

在接入模式下，当直放站接收到来自电表的射频信号时，该射频信号将依次经由天线360、第二射频开关352、第二低噪声放大器337、第四射频滤波器336、第四混频器335、第三基带滤波器334、第三混频器333、第三射频滤波器332、第二功率放大器331、第一射频开关351、第三隔离网络312、第二合路器311而输出，并经由射频线缆而传输至集中器。

在集中器有信号要向电表发送时，输出第二收发控制信号至直放站。直放站的第二合路器311在接收到第二收发控制信号的情况下，将第二收发控制信号经由第二端口、第四隔离网络313输送至总线解调器320，总线解调器320对第二收发控制信号进行解调，并将解调后的第一收发控制信号分别输送至第一射频开关351的控制端和第二射频开关352的控制端。第一射频开关351响应于第二收发控制信号控制其第一端口接通，第二射频开关352响应于第二收发控制信号控制器其第一端口接通，控制发送信号处理模块340接入通信链路，以使得所述直放站从接收模式进入发送模式。

集中器输出第二收发控制信号之后，等待第一预设时间，并在该第一预设时间之后，向直放站输出要向电表发送的射频信号。该射频信号依次经由第二合路器311、第三隔离网络312、第一射频开关351、第一低噪声放大器341、第一射频滤波器342、第一混频器343、第一基带滤波器344、第二混频器345、第二射频滤波器346、第一功率放大器347、第二射频开关352、天线360而被传输至电表。

集中器输出要向电表发送的射频信号之后，等待第二预设时间，并在该第二预设时间之后，输出第一收发控制信号至直放站。直放站响应于该第一收发控制信号将从发送模式变进入接收模式。

直放站设置为在缺省模式下，保持为接收模式。当集中器有信号发送需求时，直放站从接收模式进入发送模式，如此，能够实现直放站收发分时进行，从而通过直放站的信号放大功能解决微功率无线抄表通信系统的弱信号问题。

图5示出了根据本发明一实施例的微功率无线抄表通信系统的结构框图。如图5所示，本发明实施例还提供一种微功率无线抄表通信系统，其可以包括：电表510；根据本发明实施例所述的集中器520；根据本发明实施例所述的直放站530。

集中器520可以被安装在配电房中，电表510可以被安装在电井中，直放站530可以放置在配电房和电井之间用于信号增强，直放站530与集中器520之间可以采用射频电缆相连执行有线通信，直放站530另一侧用天线与电井中的电表510进行无线通信。直放站530、集中器520中的第一通信模块、电表510中的第二通信模块均采用时分半双工工作模式，并且直放站530和电表510均采用单天线通信模式。直放站530与集中器520采用射频线缆相连能减少直放站收发产生自激振荡的风险。

图6示出了电表的通信模块的结构框图。如图6所示，电表的通信模块可以包括MCU610、微功率射频前端620以及天线630。微功率射频前端620的主要功能是处理射频信号，完成信号的模拟和数字转换。MCU 610通过数据总线和控制总线与微功率射频前端620进行通信。电表的通信模块执行信号发送时，MCU 610首先通过控制总线将微功率射频前端620置为发射模式，然后将信号通过数据总线传送给微功率射频前端620，微功率射频前端620经过数模转换、上变频、滤波、放大等处理后发射给天线630，由天线630发射出去。接收时，MCU610通过控制总线将微功率射频前端620设置为接收模式，然后等待接收从微功率射频前端620发送来的信号。

本发明实施例提供的用于集中器的通信模块、集中器、直放站及微功率无线抄表通信系统具有以下优势：

(1)通过收发控制信号，设置直放站在缺省模式下保持为接收模式。当集中器有信号发送需求时，直放站从接收模式进入发送模式，如此，能够实现直放站收发分时进行，从而通过直放站的信号放大功能解决微功率无线抄表通信系统的弱信号问题。

(2)相比于采用的WiFi中继器(或路由器节点)方案，本发明实施例的技术方案，采用射频电缆同时传输射频信号与收发控制信号，利用收发控制信号对直放站接收模式和发送模式进行切换，并且接收模式和发送模式采用不同的通信路径，避免了信号接收和发送链路之间的干扰，没有中继器(或路由器节点)产生的信号处理延时，并且不损失信号通信带宽。

(3)集中器和直放站之间采用射频线缆进行通信，相比于采用施主天线的移动通信直放站，减少了因施主天线带来的潜在的自激振荡的可能性，由于本发明实施例的技术方案原则上是基于宽带微功率本地无线通信弱信号应用场景而设计，其工作频段为470MHz～510MHz，而在这个频段上设计方向性较强的施主天线不是一件容易的事情，本提案采用射频电缆方式避免了这一问题。

需要需要说明的是，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、商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、商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，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种用于集中器的通信模块，其特征在于，包括：

MCU，用于输出收发控制信号；

总线调制器，用于对所述收发控制信号进行调制；以及

第一信号收发器，用于将调制后的所述收发控制信号输出至直放站，其中所述直放站响应于所述收发控制信号而进入接收模式或发送模式。

2.根据权利要求1所述的通信模块，其特征在于，所述收发控制信号包括第一收发控制信号和第二收发控制信号，所述MCU用于：

在初始化完成之后输出所述第一收发控制信号；

在将向电表发送信号的情况下，输出所述第二收发控制信号；

在输出所述第二收发控制信号第一预设时间之后，输出向所述电表发送的信号；以及

在输出向所述电表发送的信号第二预设时间之后，输出所述第一收发控制信号，

其中所述直放站响应于所述第一收发控制信号而进入所述接收模式，响应于所述第二收发控制信号而进入所述发送模式。

3.根据权利要求1或2所述的通信模块，其特征在于，所述通信模块还包括：微功率射频前端，用于将来自所述直放站的射频信号处理为数字信号发送至所述MCU，以及用于将来自所述MCU的数字信号处理为射频信号进行输出。

4.根据权利要求3所述的通信模块，其特征在于，所述第一信号收发器包括第一隔离网络、第二隔离网络和第一合路器，

所述第一隔离网络一端与所述微功率射频前端相连接，另一端与所述第一合路器的第一端口相连接，用于将所述微功率射频前端输出的射频信号与所述总线调制器产生的信号进行隔离；

所述第二隔离网络一端与所述总线调制器相连接，另一端与所述第一合路器的第二端口相连接，用于将所述总线调制器产生的信号与所述微功率射频前端输出的射频信号进行隔离；以及

所述第一合路器的公共端与所述直放站相连接，用于将所述第一隔离网络或第二隔离网络输出的信号发送至所述直放站，以及用于接收来自所述直放站的射频信号，并将来自所述直放站的射频信号经由所述第一隔离网络输入至所述微功率射频前端。

5.一种直放站，其特征在于，包括：第二信号收发器、总线解调器、接收信号处理模块、发送信号处理模块、开关模块，

所述第二信号收发器用于接收集中器发送的收发控制信号，其中所述集中器包括根据权利要求1至4中任一项所述的用于集中器的通信模块，

所述总线解调器用于对所述收发控制信号进行解调，

所述开关模块用于根据解调后的所述收发控制信号控制所述接收信号处理模块或所述发送信号处理模块接入通信链路，以使得所述直放站进入接收模式或发送模式。

6.根据权利要求5所述的直放站，其特征在于，所述收发控制信号包括第一收发控制信号和第二收发控制信号，

所述开关模块根据所述第一收发控制信号控制所述接收信号处理模块接入通信链路，以使得所述直放站进入所述接收模式，

所述开关模块根据所述第二收发控制信号控制所述发送信号处理模块接入通信链路，以使得所述直放站进入所述发送模式。

7.根据权利要求5或6所述的直放站，其特征在于，所述第二信号收发器包括第二合路器、第三隔离网络、第四隔离网络，所述开关模块包括第一射频开关和第二射频开关，所述直放站还包括天线，

所述第二合路器的公共端与所述集中器相连接，所述第二合路器的第一端口与所述第三隔离网络的一端相连接，所述第二合路器的第二端口与所述第四隔离网络的一端相连接，

所述第三隔离网络的另一端与所述第一射频开关的公共端相连接，所述第一射频开关的第一端口与所述发送信号处理模块的一端相连接，所述发送信号处理模块的另一端与所述第二射频开关的第一端口相连接，

所述第四隔离网络的另一端与所述总线解调器的一端相连接，所述总线解调器的另一端分别与所述第一射频开关的控制端和所述第二射频开关的控制端相连接，

所述接收信号处理模块的一端与所述第一射频开关的第二端口相连接，所述接收信号处理模块的另一端与所述第二射频开关的第二端口相连接，

所述第二射频开关的公共端与所述天线相连接。

8.根据权利要求6所述的直放站，其特征在于，

所述发送信号处理模块包括依次连接的第一低噪声放大器、第一射频滤波器、第一混频器、第一基带滤波器、第二混频器、第二射频滤波器、第一功率放大器，其中所述第一低噪声放大器与所述第一射频开关的第一端口相连接，所述第一功率放大器与所述第二射频开关的第一端口相连接；以及

所述接收信号处理模块包括依次连接的第二功率放大器、第三射频滤波器、第三混频器、第三基带滤波器、第四混频器、第四射频滤波器、第二低噪声放大器，其中所述第二功率放大器与所述的第二射频开关的第二端口相连接，所述第二低噪声放大器与所述第一射频开关的第二端口相连接，

所述直放站还包括频率源，用于分别为所述第一混频器和所述第四混频器生成用于下变频的本振频率，以及分别为所述第二混频器和所述第三混频器生成用于上变频的本振频率。

9.一种集中器，其特征在于，包括根据权利要求1至4中任一项所述的用于集中器的通信模块。

10.一种微功率无线抄表通信系统，其特征在于，包括：

电表；

根据权利要求9所述的集中器；以及

根据权利要求5至8中任一项所述的直放站。

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