CN113315545A - 用于执行电力线通信的移动设备及其操作方法 - Google Patents

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CN113315545A CN202110127898.9A CN202110127898A CN113315545A CN 113315545 A CN113315545 A CN 113315545A CN 202110127898 A CN202110127898 A CN 202110127898A CN 113315545 A CN113315545 A CN 113315545A
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Abstract

一种移动设备包括：电力线通信模块(PLC)，所述电力线通信模块经由电力线与外部设备通信数据，在第一前导码间隔期间从所述外部设备接收第一前导码信号，在所述第一前导码间隔之后的数据接收间隔期间接收作为所述数据的电压信号，以及解调所述电压信号以提供解调后的电压信号；频率/占空比检测器，所述频率/占空比检测器检测所述第一前导码信号的频率和占空比；和控制电路，所述控制电路在数据周期期间并且使用所述第一检测频率和所述第一检测占空比对所述解调后的电压信号执行数据确定操作。

Description

用于执行电力线通信的移动设备及其操作方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年2月11日提交的韩国专利申请No.10-2020-0016636和于2020年3月11日提交的韩国专利申请No.10-2020-0030380的权益，这些专利申请的共同主题通过引用合并于此。
技术领域
本发明构思涉及移动设备。更具体地，本发明构思涉及能够提供电力线通信的移动设备及其操作方法。
背景技术
移动设备使用各种技术来发送和接收数据。电力线通信是一种技术。然而，使用电力线通信的移动设备的数据发送和接收通常需要使用锁相环(PLL)和相应的数据处理(例如，相位锁定或频率锁定)，以便使数据的通信同步。此外，由于与电力线相关联的噪声，在电力线通信期间可能发生数据损失或完全的数据通信失败。
因此，需要提高电力线通信的稳定性和电力线通信的效率。
发明内容
本发明构思的实施例提供了能够使用电力线通信稳定地发送和接收数据的移动设备及其操作方法。
根据本发明构思的实施例，提供一种移动设备，所述移动设备包括：电力线通信(PLC)模块，所述PLC模块被配置为经由电力线与外部设备通信数据，在第一前导码间隔期间从所述外部设备接收第一前导码信号，在所述第一前导码间隔之后的数据接收间隔期间接收电压信号，以及解调所述电压信号以提供解调后的电压信号；频率/占空比检测器，所述频率/占空比检测器被配置为检测所述第一前导码信号的频率和占空比，以及提供第一检测频率和第一检测占空比；和控制电路，所述控制电路被配置为使用所述第一检测频率和所述第一检测占空比对所述解调后的电压信号执行数据确定操作。
根据本发明构思的实施例，提供一种移动设备，所述移动设备包括：电力线通信(PLC)模块，所述PLC模块被配置为经由电力线与外部设备通信数据，在前导码间隔期间从所述外部设备接收前导码信号，以及在所述前导码间隔之后的数据接收间隔期间接收所述数据；频率/占空比检测器，所述频率/占空比检测器被配置为检测所述前导码信号的频率和占空比，以及提供检测频率和检测占空比；和控制电路，所述控制电路被配置为使用所述检测频率和所述检测占空比中的至少一者来确定从所述外部设备接收的所述数据，其中，所述PLC模块还被配置为以与所述检测频率相对应的速率，在数据周期中接收所述数据。
根据本发明构思的实施例，提供一种用于移动设备经由电力线与外部设备通信数据的操作方法。所述方法包括：在第一前导码间隔期间经由所述电力线从所述外部设备接收第一前导码信号；检测所述第一前导码信号的频率和占空比中的至少一者，以分别提供第一检测频率和第一检测占空比中的至少一者；在数据接收间隔期间从所述外部设备接收数据；和根据与所述第一检测频率相对应的数据周期和与所述第一检测占空比相对应的定时，确定所述数据。
根据本发明构思的实施例，提供了一种用于第一移动设备与经由电力线连接到所述第一移动设备的第二移动设备通信数据的操作方法。所述方法包括：在第一前导码间隔期间经由所述电力线从所述第二移动设备接收第一前导码信号，并且分析所述第一前导码信号以检测所述第一前导码信号的频率和占空比以提供检测频率和检测占空比，根据所述检测频率设置数据接收频率并且根据所述检测占空比设置数据接收定时，并且使用所述数据接收频率和所述数据接收定时经由所述电力线在所述第一前导码间隔之后的数据接收间隔期间从所述第二移动设备接收第一数据。
附图说明
在下文中将参照附图更详细地描述本发明构思的实施例，在附图中：
图1是示出根据本发明构思的实施例的移动系统的框图；
图2和图3分别是示出根据本发明构思的实施例的前导码间隔和数据间隔的波形图；
图4是在一个示例中汇总根据本发明构思的实施例的用于移动设备的操作方法的流程图；
图5和图6分别是示出根据本发明构思的实施例的移动系统的示例框图；
图7是在一个示例中示出根据本发明构思的实施例的由移动设备接收的信号的波形图；
图8和图9分别是示出根据本发明构思的实施例的电压信号和电流信号的波形图；
图10是在一个示例中示出根据本发明构思的实施例的检测前导码信号的频率和占空比的框图；
图11是示出根据本发明构思的实施例的可以在移动设备之间通信的数据结构和确认信号的示例的概念图；和
图12和图13分别是汇总根据本发明构思的实施例的通信方法的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图更详细地描述本发明构思的实施例。
图1是示出根据本发明构思的实施例的移动系统10的框图。
参照图1，移动系统10通常可以包括移动设备和外部设备。在本发明构思的某些实施例中，移动设备可以是第一移动设备(MD1)100，并且外部设备可以是第二移动设备(MD2)200，其中，MD1 100和MD2 200被配置为在电力线通信(PLC)操作期间经由电力线发送和/或接收(在下文中，单独或组合地称为“通信”)数据和/或提供或接收电力。在某些实施例中，MD1100可以包括第一连接端子T1，该第一连接端子T1可经由电力线电连接到MD2 200，以便从MD2 200接收电力和/或与MD2 200通信数据。同样，MD2200可以包括第二连接端子T2，该第二连接端子T2可经由电力线电连接到MD1 100，以便向MD1 100供电和/或与MD1 100通信数据。
因此，在本发明构思的某些实施例的上下文中，(一个或更多个)PLC操作允许使用电力线连接在移动设备之间选择性地提供电力和/或选择性地通信数据。例如，MD1 100可以通过第一连接端子T1与MD2 200通信数据，也可以通过第一连接端子T1从MD2 200接收电力，和/或MD2 200可以通过第二连接端子T2与MD1 100通信数据，也可以通过第二连接端子T2向MD1 100供电。值得注意的是，这种配置不需要每个移动设备都提供单独的连接端子(例如，单独的连接引脚)以接收电力和通信数据，并且单独的连接端子的省略允许每个移动设备以相对较小的物理尺寸被不同地实现。
在图1的所示示例中，MD1 100可以包括频率/占空比检测器110、控制电路120、PLC模块130和第一电池(BAT1)140。另外，MD1 100还可以包括连接到第一连接端子T1的阻抗电路(未示出)，其中，阻抗电路可以被不同地设计。可以使用具有规定的电压摆幅的信号(在下文中，“电压信号”)或使用具有规定的电流摆幅的信号(在下文中，“电流信号”)经由电力线来通信数据。在这方面，可以根据阻抗电路的阻抗值来调节电压/电流摆幅水平。
控制电路120可以用于控制MD1 100的整体操作。例如，控制电路120可以用于控制：(1)通信操作，在该通信操作期间，在PLC模块130的控制下数据被通信到MD2 200；和/或(2)充电操作，在该充电操作期间，BAT1140通过从MD2 200接收的电力而被充电。在某些实施例中，控制电路120可以包括微控制单元(MCU)。然而，本发明构思的实施例不限于此，并且控制电路120可以包括处理器、中央处理单元(CPU)等。
PLC模块130可以在控制电路120的控制下从MD2 200接收电力和/或与MD2 200通信数据。例如，PLC模块130可以用于(1)调制由MD1 100在第一连接端子T1处提供的电压信号和/或电流信号，和/或(2)解调在第一连接端子T1处从MD2 200接收的电压信号和/或电流信号。例如，假定MD1100通过解调电压信号来接收数据并且通过调制电流信号来发送数据，并且PLC模块130可以包括电流源、电流调制器和电压解调器。
类似于MD1 100的前述示例，MD2 200可以包括频率/占空比检测器210、控制电路220、PLC模块230和第二电池(BAT2)240。在本发明构思的某些实施例中，MD2 200还可以包括输入电压端子Tin，外部生成的输入电压Vin(例如，5V DC)可以通过该输入电压端子Tin被提供。在这方面，输入电压Vin可以是由充电器、计算机、辅助电池等提供的电压。
控制电路220可以在与MD1 100通信数据的通信操作期间和/或在使用输入电压Vin对BAT2 240充电的充电操作期间控制PLC模块230。MD2 200的控制电路220可以基本上类似于MD1 100的控制电路120。
在本发明构思的某些实施例中，MD1 100可以是无线耳塞或无线耳机，并且MD2200可以是无线充电器(例如，无线耳塞充电器或无线耳机充电器)。使用通过第一连接端子T1与第二连接端子T2之间的电连接实现的PLC操作，MD2 200(例如，耳塞充电器)可以向MD1100(例如，无线耳塞)供电，和/或MD1 100和MD2 200可以通信数据。
MD1 100还可以包括被配置为管理BAT1 140的电源管理集成电路(PMIC)(未示出)，MD2 200还可以包括被配置为管理BAT 240的电源管理集成电路(PMIC)(未示出)。例如，PMIC可以用于控制各种电源管理操作，例如对PLC操作期间使用的电流和/或电压的控制或定义。
在图1的所示示例中，频率/占空比检测器110可以检测经由电力线通信的信号的频率和占空比。例如，MD1 100和MD2 200可以在通信数据之前的前导码(preamble)间隔期间以前导码模式操作，在该前导码间隔期间，(例如，)MD2 200可以向MD1 100发送至少一个前导码信号。频率/占空比检测器110可以检测前导码信号的频率和/或占空比，并且将得到的检测结果提供给控制电路120。
这里，可以不同地定义前导码间隔和前导码信号。例如，前导码间隔可以包括多个间隔，其中，每个间隔对应于前导码信号的一个周期。另外，在多个间隔中的每个间隔期间，前导码信号可以被翻转(toggle)至少一次，并且可以根据前导码信号的翻转宽度(例如，前导码信号的特定逻辑状态(例如，“高”或“低”)的宽度(按时间测量的宽度))的检测，来检测前导码信号的占空比。
在这方面，MD2 200可以根据检测到的前导码信号的频率和占空比与MD1 100通信数据。例如，可以根据与关于前导码间隔检测到的频率和/或占空比相同的频率和/或占空比，在前导码间隔之后的数据间隔期间，在MD1100与MD2 200之间通信数据。因此，当MD2200发送作为电压信号的数据时，PLC模块130可以通过对接收到的电压信号执行的电压解调操作来生成内部信号(例如，具有逻辑高或低电平的数字信号)。此后，控制电路120可以根据内部信号的预设频率和/或预设占空比来确定接收到的数据。
本领域技术人员将认识到，频率/占空比检测器110可以使用各种方法来执行检测操作。例如，频率/占空比检测器110可以使用由MD1 100内部生成的第一时钟信号CLK1来检测前导码信号的频率和占空比，其中，第一时钟信号CLK1的频率可以大于前导码信号的频率。例如，第一时钟信号CLK1可以对应于MD1 100中具有最高频率的极限时钟(limitclock)，或者对应于用于控制MD1 100中的各种电路的系统时钟。在某些实施例中，第一时钟信号CLK1的频率的大小可以是前导码信号的频率的大小的大约20倍，并且可以基于通过在前导码间隔中的一个间隔期间或在前导码信号的某一逻辑状态(例如，高或低)期间对第一时钟信号CLK1进行计数而获得的值，来检测前导码信号的频率和占空比。
以前述方式，MD1 100可以操作为使得可以根据在前导码间隔期间检测到的频率和占空比来接收数据。例如，指示检测到的频率和/或检测到的占空比的信息可以被存储在MD1 100中的存储电路(未示出)中，并且控制电路120可以根据与所存储的信息相对应的数据周期和定时(timing)，从经由电力线发送的电压信号确定数据。也就是说，MD1 100可以根据检测到的频率在数据周期期间接收数据，并且根据检测到的占空比来确定数据的定时。
在某些实施例中，MD1 100可以根据电流调制操作使用经由电力线通信的电流信号向MD2 200发送数据。另外，类似于上述实施例，MD1 100可以在前导码间隔期间发送作为前导码信号的电流信号或电压信号，并且MD2200的频率/占空比检测器210可以通过使用第二时钟信号CLK2来检测来自MD1 100的前导码信号的频率和占空比。此后，MD1 100可以向MD2 200发送作为数据的电流信号，并且MD2 200可以基于在前导码间隔期间检测到的频率和占空比来确定数据。
根据本发明构思的某些实施例，当经由连接移动设备的电力线执行电力供应和/或数据通信时，不需要通常用于数据同步的单独的时钟线。此外，不需要诸如相位锁定和频率锁定的数据处理所需的额外电路(例如，PLL)。尽管如此，可以通过调节前导码信号的频率和占空比来调节要在移动设备之间通信的数据的速率和确定定时(在该确定定时处发生翻转)。因此，在本发明构思的某些实施例中，可以在不使用这种额外电路的情况下不同地设置数据通信特性。
前述实施例假定频率/占空比检测器110和210分别设置在控制电路120和220的外部。然而，并非总是如此，本发明构思的其他实施例提供了位于控制电路120和220内的频率/占空比检测器110和210。
此外，应当注意的是，本发明构思的实施例可以在前导码间隔期间检测前导码信号的频率和/或占空比。
图2是示出前导码间隔和数据间隔的顺序的波形图，并且图3是示出在一个示例中根据本发明构思的实施例的前导码间隔的波形图。图2和图3呈现接收数据的移动设备的视角。
参照图2，移动设备可以在通信数据之前进入前导码间隔，并且因此，移动设备可以接收在前导码间隔期间翻转至少一次的前导码信号。图2示出了前导码信号被翻转一次的示例，从而移动设备可以检测前导码信号的频率和占空比。
例如，当前导码信号的占空比被设置为以1∶1关系对应时，可以通过检测前导码信号的逻辑高间隔或逻辑低间隔来检测前导码信号的频率(或周期T)。移动设备可以基于前导码信号的频率执行与数据接收相关联的各种配置操作，例如，前导码信号的周期T对应于在数据发送间隔中包括一个比特的数据周期，并且可以执行内部配置操作，从而根据检测到的频率在每个数据周期确定数据。
此后，移动设备可以基于每个数据周期中的预设条件来确定数据D1、D2和D3。例如，可以基于前导码信号的占空比来设置在每个数据周期期间在电压信号(或内部信号)中发生翻转的定时(或间隔)，并且当在每个数据周期期间在电压信号中发生翻转时，可以确定逻辑高数据，否则，当在电压信号中没有发生翻转时，可以确定逻辑低数据。
图3示出了前导码间隔包括多个间隔的示例。尽管图3示出了前导码间隔包括三(3)个间隔并且在每个间隔中发送前导码信号的示例，但是本发明构思的实施例不限于此，并且可以发送各种数量的前导码信号。
前导码信号可以经由电力线被通信到移动设备，并且在前导码间隔之前施加到电力线的信号可以具有初始状态。此后，当前导码间隔开始时，可以在第一间隔、第二间隔和第三间隔中的每个间隔中发送前导码信号，第一间隔、第二间隔和第三间隔可以具有相同的时间间隔，并且每个前导码信号的占空比D可以相同。移动设备可以基于前导码信号来检测在第一间隔、第二间隔和第三间隔中的每个间隔中接收到的前导码信号的频率和占空比。
前导码信号的频率和占空比可以被不同地设置，并且其检测操作也可以以各种方式执行。例如，当在第一间隔、第二间隔和第三间隔中的每个间隔中具有相同的频率和占空比的前导码信号被发送时，可以检测前导码信号的频率和占空比。或者，前导码信号的频率和占空比中的至少一者可以在第一间隔、第二间隔和第三间隔中的每个间隔中变化，并且移动设备可以通过计算多个间隔中的前导码信号的频率和占空比的平均值来检测前导码信号的频率和占空比。
能够发送和检测前导码信号的操作的一个示例假定发送电力的移动设备(例如，MD2)提供作为数据的电压信号，其中，要通过电力线被发送的电压信号的电平可以摆幅到不影响接收电力的移动设备(例如，MD1)的操作的适当水平。MD2可以执行电压调制以提供前导码信号，并且前导码信号的频率(或周期)可以低于MD1的极限时钟(例如，系统时钟)的频率。例如，MD1的极限时钟的频率可以是前导码信号的频率的20倍。
尽管前导码间隔之前的初始状态被示出为逻辑低，但是本发明构思的实施例不限于此，并且前导码信号可以在前导码间隔的多个间隔中的每个间隔中翻转一次。另外，MD2可以执行电压调制操作，使得前导码间隔的多个间隔中的前导码信号的占空比相同。MD1可以通过使用极限时钟来分析前导码信号，并且基于该分析来检测前导码信号的频率(或周期)和占空比。
图4是在一个示例中汇总根据本发明构思的实施例的用于移动设备的操作方法的流程图。
这里，移动设备可以经由电力线从外部设备接收电力，使用接收到的电力执行电池充电操作，和/或经由通过其供应电力的电力线与外部设备通信数据。首先，移动设备进入在接收数据的数据间隔之前的前导码间隔(S11)。在前导码间隔期间，移动设备分析在前导码间隔期间发送的至少一个前导码信号，以便检测前导码信号的频率和占空比(S12)。
可以基于在前导码间隔期间对前导码信号的分析，来执行与在数据发送间隔(或数据接收间隔)中的数据接收相关联的各种配置操作。例如，可以设置用于数据接收的频率和占空比(S13)。此后，移动设备可以进入数据(接收)间隔(S14)。在数据间隔期间，移动设备可以根据所设置的频率和占空比来接收数据(S15)。例如，移动设备可以在与前导码信号的频率相对应的数据周期中接收数据，并且另外，可以根据在由前导码信号的占空比指示的定时(例如，在一个数据周期中的定时)处是否在信号中发生翻转，来确定数据。
也就是说，移动设备在检测到与前导码信号相关联的频率和占空比之后，可以根据检测到的频率来设置数据接收频率(S13)和/或根据检测到的频率来设置数据接收定时(S13)。然后，在随后的数据接收间隔期间(S14)，第一移动设备可以使用先前设置的数据接收频率和数据接收定时从第二移动设备接收数据(S15)。
图5是根据本发明构思的实施例的移动系统300的框图。移动系统300可以包括能够使用PLC操作通信数据的MD1 310和MD2 320。
根据本发明构思的实施例，MD1 310可以是无线耳塞或无线耳机，并且MD2 320可以是无线耳塞充电器或无线耳机充电器。MD2 320可以使用经由输入电压端子Tin连接的外部电源对组成电池进行充电。另外，当MD1 310安装在MD2 320上时，MD2 320可以经由电力线发送电力以用于对MD1 310中的电池进行充电。另外，尽管图5示出了移动系统300包括两个移动设备(MD1 310和MD2 320)的示例，但是当两组或更多组无线耳机安装在无线耳机充电器上时，移动系统300可以包括三个或更多个移动设备。
MD1 310可以包括PLC模块312以及与上述实施例中的控制电路相对应的MCU 311，并且还可以包括作为另一组件的PMIC和蓝牙模块(BT)313。上述组件可以安装在印刷电路板(PCB)上，并且尽管在图5中未示出，但是MD1 310还可以包括用于执行MD1 310的独特功能的其他各种组件。
同样，MD2 320可以包括MCU 321、PLC模块322和PMIC 323，并且这些组件也可以安装在PCB上。MD1 310和MD2 320可以通过一个或更多个端子彼此连接，例如，从MD2 320中的PMIC 323供应的电压信号可以通过MD1 310的第一端子(+)提供给MD1 310，并且MD1 310的第二端子(-)可以连接到接地电压。
MD1 310和MD2 320中的每一者还可以包括用于与外部主机(例如，智能电话或个人计算机(PC))连接的额外端子，并且可以通过额外端子与主机通信来发送和接收各种信息。例如，MD1 310和MD2 320中的每一者可以从主机接收固件并且根据固件处理内部操作，并且MD1 310中的蓝牙模块可以通过诸如蓝牙通信的无线通信从主机接收固件。
另外，MD1 310可以通过数据通信向MD2 320提供所接收到的固件，并且类似地，MD2 320可以通过数据通信向MD1 310提供从主机接收到的固件。当部分集成电路(IC)在运输MD1 310之后发生故障时，MD1 310可以使用从MD2 320接收的固件修复IC的故障。
MD2 320中的PMIC 323可以控制对MD2 320中的电池进行充电的操作，并且还可以经由电力线提供电力以用于数据通信。另外，MD2 320中的PLC模块322可以使用用于数据通信的PMIC 323的电力来执行电压调制操作，并且根据上述实施例，MD1 310可以通过电压解调操作来确定数据。同样，MD1 310中的PLC模块312可以通过使用用于数据通信的PMIC 313的电力执行电流调制操作，向MD2 320发送数据，例如，MD1 310可以调节要在其内部消耗的负载电流的幅值，从而提供其幅值被调节的电流信号。另外，根据上述实施例，MD2 320可以通过电流解调操作来确定数据。
在图5的所示示例中，被配置为检测前导码信号的频率和占空比的组件可以被包括在控制电路中。例如，MD1 310可以包括频率/占空比检测电路311_1，其用于检测来自MD2320的前导码信号的频率和占空比；同样，MD2320可以包括频率/占空比检测电路321_1，其用于检测来自MD1 310的前导码信号的频率和占空比。
图6是示出根据本发明构思的实施例的移动系统400的框图。
移动系统400可以包括MD1 410和MD2 420，并且MD1 410可以包括第一连接端子Tl、阻抗电路413、控制电路411、PLC模块412、第一电池414和充电器415。充电器415可以是线性充电器，并且可以使用充电IC来实现。控制电路411可以在充电间隔期间激活充电器415，并且相应地，第一电池414可以使用经由电力线接收的电力被充电到电池电压VBAT1。另外，在数据(接收)间隔期间，控制电路411可以停用充电器415，并且MD1 410可以使用在第一电池414中充电的电池电压VBAT1来操作。然而，本发明构思的实施例不限于此，并且可以以各种方式执行前述操作。例如，MD1 410可以被实现为使得第一电池414的充电也可以响应于在数据(传输)间隔期间接收到电力来进行。
MD2 420可以包括第二连接端子T2、阻抗电路423、控制电路421、PLC模块422、第二电池424和转换器425。转换器425可以包括开关式稳压器，其被配置为从被施加到输入电压端子Tin的外部提供的输入电压Vin或第二电池424的电池电压VBAT2生成转换电压Vc。转换器425可以是DC-DC转换器，例如，转换器425可以是被配置为将低输入电压Vin或电池电压VBAT2转换为高转换电压Vc的升压转换器(例如，boost转换器)或者被配置为将高输入电压Vin或电池电压VBAT2转换为低转换电压Vc的降压转换器(例如，buck转换器)。另外，转换器425可以基于从外部接收的输入电压Vin将第二电池424充电到电池电压VBAT2。
MD1 410中的PLC模块412可以包括电流调制器412_1和电压解调器412_2，并且根据本发明构思的实施例，PLC模块412还可以包括电流源(未示出)。电流调制器412_1可以从控制电路411接收控制信号，并且根据接收到的控制信号执行电流调制。电流源(未示出)可以根据电流调制生成电流脉冲，并且将生成的电流脉冲提供给第一连接端子T1。电压解调器412_2可以解调通过第一连接端子T1接收的电压信号，并且将解调后的内部信号提供给控制电路411。
MD2 420中的PLC模块422可以包括电压调制器422_1和电流解调器422_2。控制电路421可以生成用于控制电压调制器422_1和电流解调器422_2的控制信号，并且电压调制器422_1可以从控制电路421接收控制信号并且根据接收到的控制信号执行电压调制，并根据电压调制生成电压信号。电压调制器422_1可以通过阻抗电路423和第二连接端子T2向MD1 410发送所生成的电压信号。电压调制器422_1可以包括线性稳压器，例如，低压降(LDO)稳压器。电流解调器422_2可以解调通过第二连接端子T2接收到的电流信号，并且将解调后的信号提供给控制电路422。
根据本发明构思的某些实施例，MD1 410和MD2 420可以在执行数据通信之前输入用于设置数据周期和数据确定定时的前导码间隔。这里，可以在MD1 410与MD2 420之间通信一个或更多个前导码信号。当MD2 420向MD1 410发送数据时，MD2 420可以通过电压调制操作来调节前导码信号的频率和占空比，并且向MD1 410发送具有特定频率和占空比的前导码信号。另外，当MD1 410向MD2 420发送数据时，MD1 410可以通过电流调制操作来调节前导码信号的频率和占空比，并且向MD2 420发送具有特定频率和占空比的前导码信号。
图7是在一个示例中示出根据本发明构思的实施例的由移动设备接收的信号的波形图。再次，这里呈现接收数据的移动设备的视角。
参照图7，移动设备可以接收前导码信号和数据，并且分析在第一前导码间隔中接收到的前导码信号以检测前导码信号的频率(或周期)和占空比。例如，移动设备可以根据前导码信号的频率的检测结果确定数据周期对应于第一时间T1。另外，基于检测到的前导码信号的占空比，可以使用在每个数据周期内的某一定时(或某一间隔)处是否在信号中发生翻转，来确定数据的逻辑状态。
数据可以在数据间隔期间被接收，其中，接收到的数据的周期可以对应于上述前导码信号的周期，并且电压信号根据每个数据周期中的数据的逻辑状态而发生(或者不发生)翻转。例如，因为没有发生翻转所以可以确定数据D11和D13为“0”，因为发生翻转所以可以确定数据D12和D14为“1”。
根据本发明构思的某些实施例，如图7所示的实施例，经由电力线接收的电压信号的电平可以独立于数据的逻辑状态。例如，数据D12和D14可以具有不同电平的电压信号，但是因为在数据周期期间发生了翻转，所以可以确定数据D12和D14为“1”。然而，本发明构思的实施例不限于此，并且可以执行电压调制操作，以使得当数据的逻辑状态相同时发送具有相同电平的电压信号。
移动设备可以进入第二前导码间隔，并且在第二前导码间隔中接收一个或更多个前导码信号。图7示出了第一前导码间隔中的前导码信号的频率/占空比不同于第二前导码间隔中的前导码信号的频率/占空比的示例，并且可以根据在第二前导码间隔中检测到的频率确定数据周期对应于第二时间T2。
因为检测到前导码信号的不同频率/占空比，所以移动设备可以以不同的速率接收数据，并且另外，可以不同地设置确定在每个数据周期中是否发生翻转的定时。例如，因为没有发生翻转所以可以确定数据D21和D23为“0”，并且因为发生翻转所以可以确定数据D22和D24为“1”。
图8和图9分别是示出可以通过本发明构思的某些实施例进行通信的电压信号和电流信号的波形图。
移动设备可以以各种操作模式进行操作。例如，图8示出了在充电模式然后在充电和通信模式下的操作。接收电力的MD1可以接收作为数据的电压信号，并且提供电力的MD2可以根据操作模式提供具有不同波形的电压信号。
具有一定电平的参考电压V1由比充电模式下的电平大或小特定值的电平定义，例如，MD2可以在充电模式下发送具有比参考电压V1大特定值的固定电平的电压信号。此后，在充电和通信模式下，MD2可以向MD1发送具有特定摆幅水平(swing level)的电压信号，并且该摆幅水平在前导码间隔和数据发送间隔中可以具有相同的值。另外，摆幅水平的电压差ΔV可以被设置为诸如200mV的各种值，并且当再次执行充电模式时，MD2可以发送电平大于参考电压V1的电平的电压信号。
参照图9，MD1可以基于电流调制操作向MD2发送数据。这里再次示出了充电模式之后是充电和通信模式。MD1可以生成幅值比充电模式下的充电电流大特定值并且对应于充电电流的变化的参考电流I1。此后，在充电和通信模式下，MD1可以通过向MD2提供具有特定摆幅水平的电流信号来向MD2发送前导码信号和数据。另外，电流信号的摆幅水平的电流差ΔI可以被设置为诸如40mA的各种值，并且当再次执行充电模式时，MD1可以发送水平低于参考电流I1的水平的电流信号。
根据本发明构思的实施例，移动设备可以在充电间隔和数据发送间隔不分开的情况下执行充电操作和数据通信两者。另外，除非电压信号和电流信号的水平在充电间隔期间显著波动，否则诸如移动设备错误地识别前导码信号或数据的故障的可能性很小。因此，移动设备可以在数据发送间隔中通过合适的摆幅水平来稳定地通信数据。
图10是在一个示例中进一步示出根据本发明构思的实施例的检测前导码信号的频率和占空比的框图。
参照图10，移动系统500可以包括MD1 510和MD2 520。这里，假定MD1 510接收作为前导码信号和数据的电压信号，并且MD2 520接收作为前导码信号和数据的电流信号。根据本发明构思的某些实施例，MD1 510可以包括控制电路511、电压解调器512和电流调制器513，其中，电压解调器512包括滤波器512_1和放大器512_2。另外，电流调制器513可以包括电流源。
MD2 520可以包括控制电路521、电流解调器522和电压调制器523，其中，电压调制器523包括LDO，并且电流解调器522包括模数转换器(ADC)。
在MD1 510的操作期间，电压解调器512中的滤波器512_1可以执行滤波操作，该滤波操作通过对通过电力线接收的特定电平的电压信号进行滤波来去除噪声，并且将滤波后的电压信号提供给放大器512_2。放大器512_2可以通过处理接收到的电压信号来生成具有逻辑高电平或逻辑低电平的内部信号，并且将内部信号提供给控制电路511，并且控制电路511可以基于根据上述实施例的频率和占空比检测结果通过使用内部信号来执行数据确定操作。另外，控制电路511可以通过控制电流调制器513来生成用于数据通信的电流信号。
在MD2的操作期间，电流解调器522可以基于对接收到的电流信号的ADC操作，将具有逻辑高或逻辑低的内部信号提供给控制电路521，并且控制电路521可以基于在前导码间隔中检测到的频率/占空比执行数据确定操作。另外，控制电路521可以通过控制电压调制器523来生成根据上述实施例的用于数据通信的电压信号。
图11是示出根据本发明构思的实施例的可以在移动设备之间通信的数据结构和确认信号的示例的概念图。
参照图11，可以基于通过电力线从移动设备发送的电压信号或电流信号来通信数据，并且该数据可以包括多个字段。例如，数据可以包括开始字段、报头(header)类型字段、报头奇偶校验字段、数据消息字段、数据奇偶校验字段、数据校验和(check-sum)字段以及结束字段。图11所示的数据结构仅是说明性的，并且数据结构还可以包括至少一个其他字段，或者图11所示的字段当中的至少一个字段可以被去除。另外，图11示出了在发送具有特定结构的数据之前发送前导码信号的示例，并且例如，前导码间隔具有五个间隔，因为前导码信号在每个间隔中翻转，所以前导码信号的所有逻辑值均为“1”。
开始字段、报头类型字段和报头奇偶校验字段可以对应于报头信息，并且数据消息字段、数据奇偶校验字段、数据校验和字段以及结束字段可以对应于数据信息。例如，开始字段可以具有一比特值，并且对应于指示数据发送开始的信息。另外，报头类型字段可以包括一个或更多个比特(例如，四比特)，并且指示所发送的数据的类型，并且报头奇偶校验字段可以包括一个比特并且可以被发送以确定所发送的报头信息的有效性。
数据消息字段可以包括具有多个比特的实际数据，数据奇偶校验字段可以具有一比特值，并且可以被发送以确定数据的有效性。当所发送的实际数据具有更多数量的比特时，可以连续地发送多个数据消息字段，或者可以连续地多次发送图11所示的结构的数据。数据校验和字段可以包括用于数据错误检测的多个比特，并且结束字段可以具有一比特值以指示数据发送的结束。
为了提高数据发送和接收的可靠性，已经接收到数据的移动设备可以发送具有(例如)如图11所示的结构的确认信号(ACK)。可以在接收到数据之后发送一次ACK，但是本发明构思的实施例不限于此，并且ACK可以被不同地配置和通信。
根据本发明构思的实施例，ACK可以具有比数据短的字段结构。通过该结构，可以减少发送ACK所花费的时间，并且例如，ACK可以包括开始字段、报头类型字段和报头奇偶校验字段。另外，根据上述实施例，在发送ACK之前发送前导码信号，并且例如，前导码间隔具有五个间隔，因为前导码信号在每个间隔中被翻转，所以前导码信号的所有逻辑值均为“1”。另外，开始字段可以具有一个比特值并且对应于指示ACK的发送开始的信息，报头类型字段可以包括一个或多个比特(例如，四个比特)并且指示所发送的ACK的类型，并且报头奇偶校验字段可以包括一个比特并且可以被发送以确定所发送的报头信息的有效性。
在数据或ACK的发送和接收期间，当在一个数据周期中发生翻转时，一比特可以被表示为指示逻辑“1”，而在没有发生翻转时，一比特可以被表示为逻辑“0”。另外，因为前导码间隔是频率和占空比检测时间段，所以需要在发送和接收数据之前在前导码间隔中使频率和占空比不变化。
图12和图13是进一步示出根据本发明构思的实施例的通信方法的流程图。图12和图13所示的示例假定移动设备之间的双向通信。
在移动系统中，因为移动设备可以发送电压信号和电流信号中的一者作为数据，并且接收作为电压信号和电流信号中的另一者的数据，所以移动设备之间的通信操作可以被双向执行。然而，在使用电力线的通信操作期间，信号稳定性可能受到限制。因此，双向通信可能会失败。当由于(例如)与电力输送相关联的外部和/或内部噪声而难以执行双向通信时，通过执行根据本发明构思的实施例的顺序，可以检测双向同时通信并将其改变为顺序通信，从而提高通信稳定性。
参照图12，可以以自上而下的方式顺序执行图12所示的操作。当执行双向同时通信时，移动设备可以用作发送设备(TX)和接收设备(RX)。假定MD1(设备A)用作TX和RX，当在操作S21中数据从MD2(设备B)被发送完成时，在操作S22中设备A可以发送ACK，并且当在操作S22中ACK被发送完成时，在操作S24中设备B可以发送数据，或者在操作S28中设备A发送数据。
否则，当在操作S21中由于(例如)噪声导致数据未从设备B被发送完成时，在操作S22中设备A无法发送ACK，并且经过特定时间之后，在操作S22中设备A的ACK的发送可以在操作S23中进入超时状态。另外，在操作S23中进入超时状态之后，当经过第一时间T11时，可以重试数据发送，因此，在经过第一时间T11之后，在操作S24中设备B可以发送数据。
类似地，在操作S25中设备A可以根据双向通信来发送数据，并且在操作S25中设备A的数据发送可以与在操作S21中设备B的数据发送同时执行。当在操作S25中设备A发送完成数据时，在操作S26中设备B可以发送ACK，而当ACK被发送完成时，在操作S24中设备B可以发送数据，或者在操作S28中设备A发送数据。
否则，当在操作S25中数据未从设备A被发送完成时，在操作S26中设备B的ACK的发送可以在操作S27中进入超时状态。另外，在操作S27中进入超时状态之后，当经过第二时间T12时，可以重试数据发送，因此，在经过第二时间T12之后，在操作S28中设备A可以发送数据。
这里，第一时间T11可以小于第二时间T12，因此，设备B可以等待相对短的时间，然后重发数据。然而，设备A可能会等待相对长的时间，然后重发数据。当第一时间T11被设置为远小于第二时间T12时，通信操作可以被定义为使得在双向同时通信中发生故障时，在设备B的所有数据被发送之后，设备A能够进行数据发送。也就是说，根据本发明构思的示例实施例，通过定义ACK并定义与超时状态之后的数据重传有关的时间，当在双向通信中发生故障时，可以将通信操作改变为顺序操作，从而提高数据稳定性。
例如，当设备A对应于无线耳塞充电器并且设备B对应于无线耳塞时，设备B可以通过与主机的通信(例如，诸如蓝牙的无线通信)接收重要数据(例如，固件)，并且需要向设备A发送所接收到的数据。在这种情况下，设备A可以在数据接收的同时向设备B发送数据，并且根据本发明构思的实施例，通过通信操作规则，可以执行通信，以便首先向设备A发送来自设备B的重要数据。
图13是在一个示例操作中进一步示出可以根据图12的实施例执行的移动系统的操作的流程图。在图13中，假定设备A对应于无线耳塞充电器，并且设备B对应于无线耳塞。
设备A在操作S31中可以开始数据发送，设备B在操作S32中可以开始数据接收，并且设备B可以在操作S33中确定是否正常接收了所有数据。当没有正常接收数据时，设备B可以在操作S34中确定数据接收失败。
否则，当设备B正常接收了数据时，设备B可以在操作S35中开始ACK的发送，并且设备A可以在操作S36中开始ACK的接收。设备A可以在操作S37中确定ACK是否被正常接收，并且当ACK被正常接收时，设备A可以在操作S38中确定设备A的数据发送完成。
否则，当ACK未被正常接收时，设备A可以在操作S39中确定数据发送失败，在操作S40中执行等待特定时间以重试的等待操作，在经过特定时间之后在操作S31中再次开始数据发送操作。
根据上述实施例，当来自设备A的数据未被正常接收时，设备B可以在操作S34中确定数据接收失败，并且在没有单独的等待时间或在该确定之后的短暂等待时间之后向设备A发送数据。然而，当ACK未被正常接收时，设备A可以在等待相对长的时间之后执行重发操作，并且因此，设备B可以在数据发送中具有较高的优先级。上述的通信操作可以应用于所有通信情况或特定通信情况，并且例如选择性地应用于用于从主机传送诸如固件的重要信息的通信情况。
根据本发明构思的示例实施例，ACK存在于数据结构中，并且ACK的字段结构可以短于数据的字段结构，以提高数据发送和接收速率。
另外，根据本发明构思的示例实施例，可以存在前导码间隔，前导码信号可以包括多个比特(例如，三个或更多个比特)，并且可以作为发送设备或接收设备的移动设备可以具有(或生成)比前导码信号(或数据信号)的频率更快的时钟信号，以检测前导码信号的频率或占空比。另外，作为电力电源的移动设备可以通过电压(或电压摆幅)来调制数据，并且通过使用电流对接收到的数据执行解调操作。然而，接收电力的移动设备可以通过电流(或电流摆幅)调制数据，并且通过使用电压对接收到的数据执行解调操作。
根据本发明构思的实施例，可以基于PLC操作来执行双向同时通信，并且当无法执行双向同时通信时，可以通过数据调制/解调流程来设置重试时间，例如，发送诸如固件的重要信息的移动设备的重试时间可以小于接收信息的移动设备的重试时间。
虽然已经参照本发明构思的实施例具体示出和描述了本发明构思，但是将理解的是，在不脱离所附权利要求的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节的各种改变。

Claims (20)

1.一种移动设备，包括：
电力线通信模块，所述电力线通信模块被配置为：经由电力线与外部设备通信数据，在第一前导码间隔期间从所述外部设备接收第一前导码信号，在所述第一前导码间隔之后的数据接收间隔期间接收电压信号，以及解调所述电压信号以提供解调后的电压信号；
频率/占空比检测器，所述频率/占空比检测器被配置为：检测所述第一前导码信号的频率和占空比，以及提供第一检测频率和第一检测占空比；和
控制电路，所述控制电路被配置为使用所述第一检测频率和所述第一检测占空比对所述解调后的电压信号执行数据确定操作。
2.根据权利要求1所述的移动设备，其中，所述第一前导码信号包括多个前导码信号。
3.根据权利要求2所述的移动设备，其中，所述多个前导码信号中的每个前导码信号具有相同的频率和相同的占空比。
4.根据权利要求1所述的移动设备，所述移动设备还包括：
阻抗电路，所述阻抗电路通过所述移动设备的第一端子连接到所述电力线；
电池，所述电池被配置为向所述移动设备供电；和
充电电路，所述充电电路被配置为使用经由所述电力线接收的电力来控制所述电池的充电操作。
5.根据权利要求1所述的移动设备，其中，所述电力线通信模块还被配置为：在第二前导码间隔期间向所述外部设备发送第二前导码信号，以及在所述第二前导码间隔之后的数据发送间隔期间通过调制电流信号向所述外部设备发送数据。
6.根据权利要求1所述的移动设备，其中，所述电力线通信模块还被配置为：在第二前导码间隔期间从所述外部设备接收第二前导码信号，
所述频率/占空比检测器还被配置为：检测所述第二前导码信号的频率和占空比，以及提供第二检测频率和第二检测占空比，以及
所述控制电路还被配置为：以与所述第二检测频率相对应的速率和与所述第二检测占空比相对应的定时执行数据确定操作。
7.根据权利要求6所述的移动设备，其中，所述第二检测频率和所述第二检测占空比中的至少一者分别不同于所述第一检测频率和所述第一检测占空比。
8.根据权利要求1所述的移动设备，其中，所述移动设备是无线耳塞或无线耳机，并且所述外部设备是无线充电器。
9.一种移动设备，包括：
电力线通信模块，所述电力线通信模块被配置为：经由电力线与外部设备通信数据，在前导码间隔期间从所述外部设备接收前导码信号，以及在所述前导码间隔之后的数据接收间隔期间接收所述数据，
频率/占空比检测器，所述频率/占空比检测器被配置为：检测所述前导码信号的频率和占空比，以及提供检测频率和检测占空比；和
控制电路，所述控制电路被配置为使用所述检测频率和所述检测占空比中的至少一者来确定从所述外部设备接收的所述数据，
其中，所述电力线通信模块还被配置为：以与所述检测频率相对应的速率，在数据周期中接收所述数据。
10.根据权利要求9所述的移动设备，其中，所述前导码间隔包括多个间隔，并且所述前导码信号以相同的频率和相同的占空比在所述多个间隔中的每个间隔中被接收。
11.根据权利要求9所述的移动设备，其中，所述控制电路还被配置为：在每个数据周期中在与所述检测占空比相对应的定时处，确定所述数据的逻辑状态。
12.根据权利要求9所述的移动设备，其中，所述频率/占空比检测器进一步被配置为：接收由所述移动设备内部生成的时钟信号，以及使用所述时钟信号来检测所述前导码信号的所述频率和所述占空比，以提供所述检测频率和所述检测占空比，并且
所述时钟信号的频率大于所述检测频率。
13.根据权利要求9所述的移动设备，其中，所述电力线通信模块包括：
电压解调器，所述电压解调器被配置为在所述数据接收间隔期间解调作为所述数据接收的电压信号；和
电流调制器，所述电流调制器被配置为在数据发送间隔期间通过调制电流信号向所述外部设备发送数据。
14.根据权利要求9所述的移动设备，所述移动设备还包括：
电流解调器，所述电流解调器被配置为在所述数据接收间隔中解调作为所述数据接收的电流信号；和
电压调制器，所述电压调制器被配置为在数据发送间隔中通过调制电压信号向所述外部设备发送数据。
15.根据权利要求9所述的移动设备，其中，所述移动设备响应于从所述外部设备接收到的数据，向所述外部设备发送确认信号，并且
所接收到的数据的字段结构不同于所述确认信号的字段结构。
16.根据权利要求15所述的移动设备，其中，所述移动设备与所述外部设备执行双向数据通信，
当未从所述外部设备接收到确认信号时，所述移动设备进入超时状态，并且在所述超时状态之后经过了第一等待时间时，所述移动设备重试向所述外部设备发送数据；并且
所述第一等待时间被设置为小于所设置的所述外部设备在所述外部设备的超时状态之后重发数据的第二等待时间。
17.根据权利要求9所述的移动设备，其中，所述移动设备是无线耳塞或无线耳机，并且所述外部设备是无线充电器。
18.一种用于移动设备经由电力线与外部设备通信数据的操作方法，所述方法包括：
在第一前导码间隔期间经由所述电力线从所述外部设备接收第一前导码信号；
检测所述第一前导码信号的频率和占空比中的至少一者，以分别提供第一检测频率和第一检测占空比中的至少一者；
在数据接收间隔期间从所述外部设备接收数据；和
根据与所述第一检测频率相对应的数据周期和与所述第一检测占空比相对应的定时，确定所述数据。
19.根据权利要求18所述的操作方法，所述操作方法还包括：
在第二前导码间隔期间经由所述电力线从所述外部设备接收第二前导码信号；和
检测所述第二前导码信号的频率和占空比中的至少一者，以分别提供第二检测频率和第二检测占空比中的至少一者，其中，所述第一检测频率和所述第一检测占空比中的所述至少一者分别不同于所述第二检测频率和所述第二检测占空比中的所述至少一者。
20.根据权利要求18所述的操作方法，所述操作方法还包括：
在第二前导码间隔期间经由所述电力线向所述外部设备发送第二前导码信号；和
在与所述第二前导码信号的频率相对应的数据周期中向所述外部设备发送数据，
其中，向所述外部设备发送的所述数据的逻辑值是由在每个数据周期期间在与所述第二前导码信号的占空比相对应的定时处所述数据翻转还是不翻转确定的。
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