CN203689674U - 一种高度集成化的电力线载波通信芯片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电力线通信技术领域，尤其涉及一种高度集成化的电力线载波通信芯片，该芯片集成了1）Flash芯片，SRAM芯片，时钟芯片，RISC处理器；2）模拟前端电路，包括解调低通滤波电路，自动增益控制电路，模数转换电路，数模转换电路，调制低通滤波电路及功率放大电路；3）OFDM数字信号处理器；4）控制模块：电源控制器、复位器、时钟发生器、IO控制器，5）系统总线：数据总线和地址总线。本实用新型具有极高的集成度，所需外围电路少，提高了载波芯片的传输速率，提高了电路载波通信的性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力线通信技术领域，尤其涉及一种高度集成化的电力线载波通信芯片。
背景技术
电力载波通信是电力系统特有的数据通信方式，指利用现有电力线，把信号调制在50Hz或者60Hz工频上的技术。电力公司利用现有低压电力线供电网络作为载波电能表数据通讯网络，通过集中器把载波电能表组成数据传输局域网，再通过高压载波电力线形成电力公司的专用计算机网络，实现电力公司与电力用户的信息交互。由于电力公司拥有供电网络这一得天独厚的条件，所以电力载波通讯网络将是“智能电网”建设计划良好的基础选择，具有广阔的市场空间。
电力载波具有组网快、投资少、覆盖范围大、无需二次布线等优点，在遥测、防盗、工业现场控制、楼宇自动化等领域具有广阔的前景。但由于电力线最初不是为了通信而设计的，存在工作环境不稳定、负荷时大时小、线网拓扑结构复杂等固有劣势，造成电力载波噪声干扰强，信道衰减大，信道延时等不利于数据传输的特点，因此相对其他通信传输方式电力载波有着更高的要求。
载波芯片指具有电力载波通信功能的芯片，其基础功能是使得在电力线上的用电器能够实现双向通信，以达到用电器的测量、传感、控制等智能化目标。
实用新型内容
针对现有技术中存在的缺陷或不足，本实用新型所要解决的技术问题是：为电力线电能表远程抄表提供一种高度集成化的电力线载波通信芯片，该芯片使用SOC技术设计，单片集成度高，所需外围电路少，解决现有载波芯片传输速率不高、集成度低的不足。
本实用新型采取的技术方案为提供一种高度集成化的电力线载波通信芯片，1）集成了Flash芯片，SRAM 芯片,时钟芯片，RISC处理器；2）模拟前端电路，包括解调低通滤波电路，自动增益控制电路，模数转换电路，数模转换电路，调制低通滤波电路及功率放大电路；3）OFDM数字信号处理器；4）控制模块：电源控制器、复位器、时钟发生器、IO控制器，5）系统总线：数据总线和地址总线。
本实用新型集成了数字信号处理器。数字信号处理器用来发送或者接收数据并对数据进行OFDM调制解调后送微处理器运算。
本实用新型集成了32位RISC微处理器。微处理器用来控制芯片的工作，包括控制数据的发送和接收，设置芯片的工作频率和输出数据的处理结果。
本实用新型集成了模数转换和数模转换模块。模数转换模块用于把在电力线上接收到的模拟信号转换成本实用新型能够识别的数字信号。数模转换模块用于把调制后的数字信号转换成模拟信号以便能够耦合到电力线上。
本实用新型集成了自动增益控制电路。自动增益控制电路防止信号发生大跃变和尽可能地扩大增益的动态范围。
本实用新型集成了低通滤波电路。低通滤波电路用于滤除高频噪声。
本实用新型集成了功率放大电路。功率放大电路用于放大调制后的模拟信号的功率，增强信号传输能力。
作为本实用新型的进一步改进，OFDM载波的调制中心频率：50K-500Khz，带宽：40-60KHz，载波传输速率：10-100kbps。
作为本实用新型的进一步改进，OFDM载波允许同时发送接收最大频道数为18，接收灵敏度：≤0.2uV。
作为本实用新型的进一步改进，在调制模式下，输入数据位数为10位，经过卷积编码、交织编码、QPSK调制、添加导频、降PAPR矩阵变换、傅里叶逆变换、插入循环前后缀，最终输出数据位数为640位。
作为本实用新型的进一步改进，在解调模式下，输入数据位数为640位，经过删除循环前后缀、傅里叶变换、降PAPR逆矩阵变换、移除导频、QPSK解调、信道解交织和Viterbi译码，最终输出数据位数为10位。
作为本实用新型的进一步改进，所述Flash芯片为16k Flash。
作为本实用新型的进一步改进，所述SRAM 芯片为4k SRAM。
作为本实用新型的进一步改进，所述RISC处理器为32位RISC处理器。
本实用新型的有益效果是：本实用新型具有极高的集成度，所需外围电路少，提高了载波芯片的传输速率，提高率电路载波通信的性能。
附图说明
结合附图考虑，能够更完整地理解本实用新型。但此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型的原理框图；
图3是数据调制解调的流程图。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的结构示意图，也是本实用新型的功能示意图所示，其包括解调低通滤波电路，自动增益控制电路，模数转换电路，数字信号处理器，微处理器，数模转换电路，调制低通滤波电路和功率放大电路。接收到的模拟信号从电力线上经过外围电路处理进入本实用新型进行解调。信号首先进行低通滤波，然后依次进行自动增益控制，模数转换和解调。要发送的数字信号先送入数字信号处理器进行调制，然后依次经过数模转换、低通滤波和功率放大发送出去。微处理器则用于对本实用新型的控制。
图2是本实用新型的原理框图。是本实用新型内部的详细结构。包括电源控制，复位，时钟发生器，32位RISC处理器，IO控制器，数字信号处理器，实时时钟，4K SRAM，16K Flash，低通滤波器，自动增益控制，模数转换，数模转换，功率放大器，数据总线和地址总线。其中，电源控制模块负责本实用新型核心和IO口的供电；复位模块执行本实用新型的复位操作；时钟发生器提供本实用新型工作的基准时钟和运算频率；实时时钟提供本实用新型的基带频率和各种时间。和IO口控制器控制本实用新型的所有输入输出接口的开与关；SRAM是本实用新型工作时的内存，用来保存运算过程中的临时数据；Flash用来存储用户数据和记录本实用新型的配置和工作状态；数据和地址总线用于各模块之间数据字和控制字的传送。
图3是数字信号处理器进行数据调制解调的流程图。数据进入数字信号处理器进行调制，会首先经过卷积和交织编码，通过增加冗余来确保通信的可靠性。之后通过QPSK调制将子载波转换成载波幅度和相位的映射。之后通过添加导频和降PAPR。降PAPR的作用是抑制峰均功率比，过大的峰均功率比会降低本实用新型的性能，超出放大器的带宽范围造成失真。之后进行傅里叶逆变换，将数据的频谱表达式变换到时域上，得到信号的时域抽样序列。之后通过插入循环前后缀，抑制符号间的干扰。数据解调是调制的逆过程，包括删除循环前后缀、傅里叶变换、降PAPR逆矩阵变换、移除导频、QPSK解调、信道解交织和Viterbi译码。
本实用新型采用OFDM正交频分复用调制，本实用新型技术参数要求：调试方式：OFDM。调制中心频率：50K-500Khz。带宽：40-60KHz。载波传输速率：10-100kbps。允许同时发送接收最大频道数：18。接收灵敏度：≤0.2uV。工作环境：相对湿度≤95%。工作温度：-40℃～+70℃。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种高度集成化的电力线载波通信芯片，其特征在于：该芯片集成了1）Flash芯片，SRAM 芯片,时钟芯片，RISC处理器；2）模拟前端电路，包括解调低通滤波电路，自动增益控制电路，模数转换电路，数模转换电路，调制低通滤波电路及功率放大电路；3）OFDM数字信号处理器；4）控制模块：电源控制器、复位器、时钟发生器、IO控制器，5）系统总线：数据总线和地址总线。
2.根据权利要求1所述高度集成化的电力线载波通信芯片，其特征在于：OFDM载波的调制中心频率：50K-500Khz，带宽：40-60KHz，载波传输速率：10-100kbps。
3.根据权利要求1所述高度集成化的电力线载波通信芯片，其特征在于：OFDM载波允许同时发送接收最大频道数为18，接收灵敏度：≤0.2uV。
4.根据权利要求1所述高度集成化的电力线载波通信芯片，其特征在于：OFDM数字信号处理器的输入数据位数为10位，输出数据位数为640位。
5.根据权利要求1所述高度集成化的电力线载波通信芯片，其特征在于：OFDM数字信号处理器的输入数据位数为640位，输出数据位数为10位。
6.根据权利要求1所述高度集成化的电力线载波通信芯片，其特征在于：所述Flash芯片为16k Flash。
7.根据权利要求1所述高度集成化的电力线载波通信芯片，其特征在于：所述SRAM 芯片为4k SRAM。
8.根据权利要求1所述高度集成化的电力线载波通信芯片，其特征在于：所述RISC处理器为32位RISC处理器。
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| CN201320725446.1U CN203689674U (zh) | 2013-11-15 | 2013-11-15 | 一种高度集成化的电力线载波通信芯片 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN104468452A (zh) * | 2014-12-06 | 2015-03-25 | 许昌学院 | 一种基于ofdm的数据传输装置 |
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