CN1235434A - 接收设备和收发系统 - Google Patents

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Abstract

一种收发系统和一种接收设备,其中多个通过预定调制处理过的、频带彼此不同的信息信号依次经电力线路从发送设备发送。所要求的信息信号从多个传输的信息信号中选取,然后测定所选信息信号的传输质量。当测定结果表明测定出的传输质量低时,就将当时收到的信号转换成另一频带的表明有更好传输质量的信息信号。

Description

接收设备和收发系统
本发明涉及一种能在彼此间隔开的各房间之间传送和/或接收例如装在屋里的声频设备、视频设备或计算机之类电子设备经电力线路(出口)输出的数据的接收设备和/或收发系统。
有人提出过一种将例如装在屋里的声频设备、视频设备或计算机之类电子设备输出的数据经电力线路(出口)传送和接收下来的电力线路通信系统。
这种电子线路通信系统适宜经为电力供应而设的输电电力线路传输各种信息。在这种电力线路通信系统中，待发送的输出信号通过使个人计算机等输出的数据集借助调制解调器进行转换而产生，再将如此得出的数据集经电力线路从出口发送出去。此外，按照这种电力线路通信系统，传送给电力线路的输出信号经出口接收下来后，再对数据集进行解调。这样，电力线路通信系统可利用居屋等现有电力线路简单灵活地传送各种信息信号。
由于各种电气设备是经具有出口的电力线路彼此连接起来的，而这些电气设备会产生各种噪音，因而使电力线路中产生干扰极大的噪声。
除各种电气设备经出口连接到电力线路外，各种导线还以各种不同的形式在不同的位置敷设，从而确定特性阻抗很困难。因此，利用电力线路的通信系统时，由于阻抗失配，不可避免地会产生零传输点和非线性的相位特性。所以电力线路通信系统有这样一些缺点：经出口输入的传输信号，其信号电平会大幅下降，这与接收设备连接到电力线路的位置有关，而且传输信号的信号电平也会变化。
鉴于上述问题，迄今为止，电力线路通信系统要稳定可靠地精确传送信息信号很困难。
信息信号既然如上所述难以稳定可靠地传送，最后只能要求在较低的传输速度下传送信息信号。此外，可能还会要求反复转发数据，从而破坏了信息信号实时传送的情况。
因此，本发明的目的是要改进接收设备和收发系统，提供一种能稳定可靠地精确发送和接收信息信号的接收设备和收发系统。
按照本发明的一个方面，本发明提供了一种供接收多个不同频带、经过调制、从发送设备经电力线路发送的信息信号的接收设备。该接收设备具有一个接收装置、一个传输质量判断装置和一个转换控制装置，接收装置用以从多个频带彼此不同、经电力线路传送的信息信号中有选择地接收所要求频率的信息信号；传输质量判断装置用以判断接收装置有选择接收的单独频带信息信号的传输质量；转换控制装置用以在受控情况下根据传输质量判断装置得出的判断结果转换接收装置收到的信息信号。
按照本发明的另一个方面，本发明提供了一种由一个发送设备和一个接收设备组成的收发系统。发送设备有一个发送装置，供经电力线路发送多个频带彼此不同的经调制的信息信号。接收设备有一个接收装置、一个传输质量判断装置和一个转换控制装置，接收装置用以从多个频带彼此不同、经电力线路发送的信息信号中有选择地接收所要求频率的信息信号；传输质量判断装置用以判断接收装置有选择接收的单独频带信息信号的传输质量；转换控制装置用以在受控情况下根据传输质量判断装置得出的判断结果转换接收装置收到的信息信号。
参看附图从以下说明可以清楚理解本发明的上述和其它特点及优点。
图1是应用本发明的电力线路通信系统的总方框图。
图2是应用本发明的电力线路通信系统中接收设备侧的详细方框图。
图3A是从发送设备3发送的信息S1的时序图。
图3B是输入接收设备4的比较器23中的信息信号的时序图。
图3C是输入接收设备4的信道转换开关24中的中频信号SC的时序图。
图3D是检测中频信号SC的包络而得出的包络检测信号SS的时序图。
图3E是处理包络检测信号SS平均值得出的信号电平检测信号SE的时序图。
图3F是检测包络检测信号SS中交流分量的峰值得出的脉动分量检测信号SM的时序图。
图4是本发明接收设备中信道转换开关的详细方框图。
下面参看附图详细说明本发明的一些最佳实施例。
图1示出本发明一个实施例的电力线路通信系统的方框图。电力线路通信系统1由发送设备3和接收设备4经电力线路2彼此连接起来组成，用来发送由诸如个人计算机之类电子设备输出的视频数据、声频数据等组成的信息信号。
在这种配置方式下，发送设备3接收个人计算机等来的串行数据信息信号S1，然后通过低通滤波器(LPF)5限定信息信号S1的频带。调制电路6A和6B以不同的载频调制低通滤波器5输出信号的频率，从而产生频带彼此不同的经调制的传输信号S1A和S1B。
放大电路7将两传输信号S1A和S1B彼此相加，将结果以预定的增益放大之后使放大的信号经隔离变压器8输出给插头9。插头9构制成使其可插入用户所要求房间的出口，从而与电力线路2连接。由于这种结构，发送设备3产生多个通过信息信号S1的调频得出的频带彼此不同的传输信号S1A和S1B，并将多个传输信号S1A和S1B发送给电力线路2。
如图2所示，接收设备4通过其插头10插入所要求的出口，与电力线路2连接。
隔离变压器11经插头10接电力线路2，谐振电容器13A与次级线圈并联连接。这样，隔离变压器11在与工业电源隔离的情况下输入经电力线路2发送的信号S1A和S1B。此外，变压器11的次级线圈与谐振电容器13A结合，构成调谐电路12，从而有选择地输入信号S1A或S1B。
在隔离变压器11中，谐振电容器13B的一端接次级线圈的高电位侧，谐振电容器13B的另一端经晶体管14接地，晶体管14的通/断由信道转换开关SC1转换。因此在隔离变压器11中，当晶体管14导通从而使谐振电容器13B的另一端接地时，调谐出的频率相应降低。
这样，结合谐振电容器13A、13B和晶体管14，隔离变压器11构成调谐电路12，该电路根据信道转换信号SC1转换调谐频率，从而有选择地输入传输信号S1A或S1B。
混频器15借助本机振荡器16输出的本机振荡信号，通过转换调谐电路12来的输入信号的频率产生中频信号。本机振荡器16的结构使构成振荡电路一部分的电容器18经通/断动作由信道转换信号SC1转换的晶体管17接地。这样，在混频器15中，从调谐电路12有选择地输入的传输信号S1A或S1B根据信道转换信号SC1转换成中频信号之后输出去。
中频变压器19从混频器15得出的整个输出信号中选择中频信号的频带，然后输出所选频带的信号。放大电路20以预定增益放大中频变压器19输出的中频信号SC，然后输出经放大的信号。解调电路21对中频信号SC的频率进行解调，低通滤波器22限定解调电路21输出信号的频带。
图3A示出获自发送设备3的信息信号S1。从发送设备3发送给接收设备4的信息信号S1，其频带经过限制，同时根据电力线路2的传输路径改变其相位特性和振幅特性。图3B的再现信号S2则输入比较器23中，在比较器23中恢复二进制码的信息信号。接收设备4通过再现恢复信息信号中的时钟信号处理信息信号，从而再现原来的串行数据集。
信道转换开关24接收放大电路20输出的中频信号SC，根据中频信号SC判断当时收到的信号的传输质量之后，在检测出传输质量下降时转换当时收到的信号。
图4示出了信道转换开关24的方框图。在信道转换开关24中，中频信号SC经二极管25整流后输入由电阻器26和电容器27组成的低通滤波器。这样，信号转换开关24与二极管25、电阻器26和电容器27结合，构成包络检测器28，并产生通过检测图3D中所示中频信号SC的包络而得出的包络检测信号SS。
低通滤器(LPF)29限制包络检测信号SS的频带，从而求出信号SS的平均值，然后输出该平均值。以这种方式，信道转换开关24检测图3E的信号电平检测信号SE，该信号的信号电平随着当时收到的传输信号的平均信号电平而变化。
比较器30将信号电平检测信号SE与预定的基准电压VA相比较，并根据当时收到的信号的平均信号电平下降到基准电压VA相应的信号电平以下的情况来提高输出信号SL的信号电平。这样，输到接收设备4的传输信号的平均信号电平除随着传输距离变化外，还随着零传输点和非线性相位特性而变化。而信号电平下降到一预定值以下时，S/N比(信噪比)随这种下降相应地变坏。具体说，传送调频信息信号时，解调结果的C/N比(载波-噪声比)因S/N比在改进的极限点边缘变坏而大幅变化，从而使比较器30参照平均信号电平判断当时收到的信号的传输质量。
电容器32消除包络检测信号SS中所含的直流分量，再使结果输出。接着，二极管33整流电容器32的输出信号，并将经整流的信号提供给由电阻器34和电容器35组成的并联电路。电容器32、35、电阻器34和二极管33构成交流峰值检测器36，通过提取包含在包络检测信号SS中的交流分量检测峰值。这样，交流峰值检测器36检测图3F的变化检测信号SM，该信号的信号电平随包络检测信号SS幅值的变化而变化，从而检测当时收到的传输信号中信号电平的变化。
比较器37将变化检测信号SM与预定的基准电压VB相比较，并根据当时收到的信号上升到对应于基准电压VB的信号电平以上的变化情况来提高输出信号SP的信号电平。因此，在传送经调频的信息信号时，在理想情况下信号电平是不变的。但在实际的经电力线路传输的过程中，相位特性因其它接电力线路的设备来的反射等而以各种形式变化，从而检测出最终信号电平的变化。这种信号电平变化大时，判定信号的传输质量下降。这样，根据传输信号的变化，比较器37可判断当时收到的信号的传输质量。
“或”电路39从比较器30的输出信号SL和比较器37的输出信号SP产生逻辑和信号SF。T触发器(TFF)40根据逻辑和信号SF的上升变换信道转换信号SC1的逻辑电平，然后输出经变换的信号。在当时收到的信号传输质量下降到预定电平以下时，“或”电路39和T触发器40变换信道转换信号SC1的逻辑电平。然后转换待接收的传输信号。
在上述配置方式中，由电子设备输出的串行数据构成的信息信号S1经发送设备3的低通滤波器5(LPF)限制其频带之后，在调制电路6A和6B中彼此不同的载频下调频，从而转换成频带彼此不同的传输信号S1A和S1B。
接着，传输信号S1A和S1B在放大电路7中经过放大，然后经接头9传送给电力线路2。因此，虽然与传输信号S1A和S1B有关的零传输点和非线性相位特性因电力线路2的特性阻抗而定期产生，但这些零传输点因频带不同而处在不同的位置，而且各零传输点之间的非线性相位特性也变得彼此不同。
因此，即使信号S1A或S1B的传输质量随所装接收设备4位置不同而下降，也仍然可以保证传输质量比其它信号S1B或S1A令人满意。
图2中所示通过电力线路2传送的信号S1A或S1B在隔离变压器11和谐振电容器13A及13B组成的调谐电路12中经过选择之后，所选择的信号由下一级的混频器15转换成中频信号。接着，中频信号的选择性经中频变压器19提高后，再由解调电路21加以解调。接着，由低通滤波器22限制解调电路21输出信号的频带，再在比较器23中对它们进行二进制识别，从而再现信息信号S2。
如此再现的信息信号S2由信道转换开关24中的包络检测器28进行包络检测，由此得出包络检测信号SS。信号SS由低通滤波器29求出平均值。这样，信息信号S2的平均信号电平可根据当时收到的信号加以检测。此外，当信息信号S2的平均信号电平变得低于一预定信号电平而且当时收到的信号传输质量降低时，这种传输质量的降低可根据低通滤波器29输出的信号电平检测信号SE与基准电压VA的比较结果SL检测出来。接着，调谐电路12经调谐的频率和本机振荡器16的振荡频率经“或”电路39和T触发器40转换，从而接收其它的传输质量比当时收到的信号更好的信号。因此，接收设备4能接收到传输质量比当时收到的信号更好的信号所表示的传输信息。
此外，涉及信息信号S1，从获自交流峰值检测器36的包络检测信号SS的变化可检测当时收到的信号的幅值变化，而传输质量在信号电平变化方面的下降则根据交流峰值检测器36检测出的变化检测信号SM与预定基准电压VB的比较结果检测出来。因此，调谐电路12的调谐频率和本机振荡器16的振荡频率也因传输质量下降根据传输信号的变化有选择地转换，从而接收其它的传输质量比当时收到的信号更好的信号。
按照上述配置方式，信息信号是以多频带的形式传输的，从而在接收设备中根据中频信号的信号电平检测当时收到的信号的平均信号电平和其变化，然后在由平均信号电平和变化检测出传输质量下降时有选择地转换待接收的传输信号。这样，在传输质量较好时通过选择频带有可能改善信息信号的传送情况，从而稳定可靠地通过电力线路令人满意地传送信息信号。因此，可以在信息信号较高的传输速度下增强数据的传输，从而在减少重复数据转发次数的情况下进行信息信号的实时传送。
在该最佳实施例中，列举了通过用FSK(频移键控)调制信息信号产生传输信号的例子。但本发明并不限于上述例子，传输信号可以通过用ASK(幅移键控)、PSK(相移键控)或扩展频谱调制等来调制信息信号而产生传输信号。在任何这类情况下，要传送用PSK、ASK或扩展频谱调制所处理的信号，可以无须进行图4中通过检测传输信号的变化所进行的对传输质量的判断。
此外，在该最佳实施例中，还列举了在载频彼此不同的调制电路6A和6B中产生频带彼此不同的传输信号的例子。但本发明并不限于这个例子，频带不同的传输信号也可以通过转换获自单一调制电路的传输信号的频率而产生。
此外，在该最佳实施例中，还列举了信息信号分别以两个频带传送的例子。但本发明并不限于这个实例，信息可用三个或多个频带传送。在此情况下，可以在减少原来由噪声干扰等产生的有害影响的情况下传送各种信息信号。
此外，在该最佳实施例中，还列举了信息信号在收到的信号被转换成中频信号之后解调的实例。但本发明并不限于此实例，本发明可广泛适用于采用各种接收方法的场合。
此外，在该最佳实施例中，还列举了用单一的发送设备和单一的接收设备构成电力线路通信系统的实例。但本发明并不限于上述实例，本发明可广泛适用于装有多个发送和接收设备的其它一些情况。
因此，按照本发明，要传送的信息信号是通过多个频带彼此不同的信道发送的，因而可以在接收侧选择传输质量更好的频带来接收发送来的信息信号，从而可以稳定可靠地经电力线路传送信息信号。

Claims (14)

1．一种接收设备，用以接收多个通过预定调制处理的频带彼此不同的、从发送设备经电力线路发送的信息信号，其特征在于包括：
一个接收装置，用以从多个频带彼此不同、经电力线路发送的信息信号中有选择地接收所要求频带的信息信号；
一个传输质量判断装置，用以判断所述接收装置有选择接收的单独频带的信息信号的传输质量；和
一个转换控制装置，用以在受控情况下根据所述传输质量判断装置的判断结果转换所述接收设备收到的信息信号。
2．如权利要求1所述的接收设备，其特征在于，所述传输质量判断装置包括一个包络检测装置、一个平均电平检测装置和一个比较装置，包络检测装置供检测所收到的单独频带的信息信号的包络；平均电平检测装置供检测获自所述包络检测装置的包络信号的平均电平；比较装置供将所述平均电平检测装置检测出的平均电平与一基准值相比较；其中所述接收装置收到的信息信号根据所述比较装置得出的比较结果在受控情况下被转换。
3．如权利要求2所述的接收设备，其特征在于，所收到的单独频带的信息信号是通过相移键控调制过的信号。
4．如权利要求2所述的接收设备，其特征在于，所收到的单独频带的信息信号是通过幅移键控调制过的信号。
5．如权利要求2所述的接收设备，其特征在于，所收到的单独频带的信息信号是用扩展频谱法调制过的信号。
6．如权利要求1所述的接收设备，其特征在于，所述传输质量判断装置包括一个包络检测装置、一个平均电平检测装置、第一比较装置、一个直流分量消除装置、一个交流峰值检测装置和第二比较装置，包络检测装置供检测所收到的单独频带的信息信号的包络；平均电平检测装置供检测获自所述包络检测装置的包络信号的平均电平；第一比较装置供将所述平均电平检测装置检测出的平均电平与一基准值相比较；直流分量消除装置供消除所述包络检测装置检测出的包络信号中的直流分量；交流峰值检测装置供检测从所述直流分量消除装置得出的交流分量的峰值；第二比较装置供将从所述交流峰值检测装置得出的峰值与一基准值相比较；其中所述接收装置收到的信息信号根据所述第一和第二比较装置得出的比较结果在受控情况下被转换。
7．如权利要求6所述的接收设备，其特征在于，所收到的单独频带的信息信号是用频移键控调制过的信号。
8．一种收发系统，由一个发送设备和一个接收设备组成，其特征在于，所述发送设备包括一个发送装置，用以经电力线路发送多个通过预定调制处理过的频带彼此不同的信息信号，所述接收设备包括一个接收装置、一个传输质量判断装置和一个转换控制装置，接收装置供从多个频带彼此不同、经电力线路发送的信息信号中有选择地接收所要求频带的信息信号；传输质量判断装置供判断所述接收装置有选择接收的单独频带的信息信号的传输质量；转换控制装置供在受控情况下根据所述传输质量判断装置的判断结果转换所述接收装置收到的信息信号。
9．如权利要求8所述的收发系统，其特征在于，所述传输质量判断装置包括一个包络检测装置、一个平均电平检测装置和一个比较装置，包络检测装置供检测所收到的单独频带的信息信号的包络；平均电平检测装置供检测获自所述包络检测装置的包络信号的平均电平；比较装置供将所述平均电平检测装置检测出的平均电平与一基准值相比较；其中所述接收装置收到的信息信号根据所述比较装置得出的比较结果在受控情况下被转换。
10．如权利要求9所述的收发系统，其特征在于，所收到的单独频带的信息信号是通过相移键控调制过的信号。
11．如权利要求9所述的收发系统，其特征在于，所收到的单独频带的信息信号是通过幅移键控调制过的信号。
12．如权利要求9所述的收发系统，其特征在于，所述收到的单独频带的信息信号是用扩展频谱法调制过的信号。
13．如权利要求8所述的收发系统，其特征在于，所述传输质量判断装置包括一个包络检测装置、一个平均电平检测装置、第一比较装置、一个直流分量消除装置、一个交流峰值检测装置和第二比较装置，包络检测装置供检测所收到的单独频带的信息信号的包络；平均电平检测装置供检测获自所述包络检测装置的包络信号的平均电平；第一比较装置供将所述平均电平检测装置检测出的平均电平与一基准值相比较；直流分量消除装置供消除所述包络检测装置检测出的包络信号中的直流分量；交流峰值检测装置供检测从所述直流分量消除装置得出的交流分量的峰值；第二比较装置供将从所述交流峰值检测装置得出的峰值与一基准值相比较；其中所述接收装置收到的信息信号根据所述第一和第二比较装置得出的比较结果在受控情况下被转换。
14．如权利要求13所述的收发系统，其特征在于，所收到的单独频带的信息信号是通过频移键控调制过的信号。
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