CN204697106U - 一种ofdm电力线载波和gfsk无线双模通信芯片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种OFDM电力线载波和GFSK无线双模通信芯片，芯片同时采用了适合载波抄表的OFDM调制技术和适合无线抄表的GFSK调制技术，单片集成了包括变频和放大单元，滤波单元和模数转换器的双模模拟前端接收电路，包括OFDM调制解调器、GFSK调制解调器的双模调制解调器，双模载波侦听冲突检测CSMA单元，CRC校验和前向纠错FEC单元，存储和接口单元，sigma delta调制器，锁相环单元和功率放大器单元。其中双模模拟前端接收电路与双模调制解调器相连，双模调制解调器与sigma delta调制器相连，sigma delta调制器与锁相环单元相连，锁相环单元与功率放大器单元相连。单芯片既可以实现采用OFDM调制方式的电力线通信，又可以实现无线通信，可以有效提高用电信息采集系统的抄表成功率。
Description
技术领域
本实用新型涉及双模通信芯片，特别涉及一种OFDM电力线载波和GFSK无线双模通信芯片。
背景技术
用电信息采集主要是采用传统的单模通信方式，主流技术主要有电力线通信和微功率无线通信。
电力线通信是利用低压电力线配电网进行载波通信，成本低廉，已经成为智能抄表的主要方式之一。在电力线载波通信中，为了获得更高的速率和抗窄带干扰，采用正交频分复用技术（OFDM）。OFDM把信息分成若干个并行数据流，然后把数据调制到相互正交的单个子载波上进行传输。OFDM减小了码间干扰，提高了频谱利用率，有效的抵抗了窄带干扰。
但是电力线作为通信介质有很多非理想因素：时变性强，等效阻抗变换范围大，信道衰减大，干扰和噪声强等。随着用电设备种类的不断增加，各种变频电器和大功率电器越来越多地使用，OFDM载波通信在一些条件下无法正常通信，尤其是在负载重或者干扰强的条件下。
微功率无线通信采用无线信道作为通信介质，其不受电力线的各种非理想因素的影响，在各种负载重和干扰强的环境下通信效果很好，但是无线信道在铁皮表箱和一些楼房墙壁比较多的地方，无法正常通信。
采用电力线载波和微功率无线通信的双模通信方式，在电力线干扰很强或者负载特别重的情况下，电力线无法通信，此时采用无线进行通信，而在无线屏蔽严重，无线通信无法正常工作的情况下，采用电力线进行通信，电力线通信和无线通信由于信道不同，在应用中具有很强的互补性，因此双模通信方式可以在各种条件下都能够稳定和可靠的通信。
发明内容
本实用新型提供一种基于OFDM电力线通信和无线GFSK的双模通信芯片。同时采用了适合电力线通信的OFDM调制技术和适合无线抄表的GFSK调制技术，芯片集成度高，单芯片可以实现采用OFDM调制方式的电力线通信，又可以实现采用GFSK调试方式的无线通信，降低了系统复杂度，可以有效提高用电信息采集系统的抄表成功率。
本实用新型的技术方案如下：
一种OFDM电力线通信和GFSK无线通信的双模通信芯片，集成了双模模拟前端接收电路，双模调制解调器，双模载波侦听冲突检测CSMA单元，sigma delta调制器，锁相环单元和功率放大器单元，其中双模模拟前端接收电路与双模调制解调器相连，双模调制解调器与sigma delta调制器相连，sigma delta调制器与锁相环单元相连，锁相环单元与功率放大器单元相连，载波侦听冲突检测CSMA单元与双模调制解调器相连。
所述的双模模拟前端接收电路包括变频和放大单元，滤波单元和模数转换器，可以对OFDM信号GFSK信号进行频率变换、放大、滤波和模数转换。
所述的双模调制解调器包括OFDM调制解调单元和GFSK调制解调器。
所述的sigma delta调制器可以配置成GFSK模式用来发送GFSK信号，也可以配置成OFDM模式用来发送OFDM信号。
所述的锁相环可以配置成GFSK模式用来发送GFSK信号，也可以配置OFDM模式用来发送OFDM信号。
附图说明
图1是本实用新型实施的系统框图
图2是本实用新型实施的双模模拟前端电路的框图
图3是本实用新型实施OFDM调制解调器的框图
图4是本实用新型实施的GFSK调制解调器的框图
图5是本实用新型实施的CSMA的框图
具体实施方式
本实用新型实施的电路框图如图1。所示变频和放大单元101，滤波单元102，模数转换器103，OFDM调制解调104，GFSK调制解调器105，CRC校验和FEC前向纠错106，存储和接口单元107，sigma delta调制器108，锁相环单元109，功率放大器单元110，双模载波侦听冲突检测CSMA单元111。所示变频和放大单元输出101与滤波单元102相连，滤波单元102输出与模数转换器103，模数转换器103输出与OFDM调制解调104和GFSK调制解调器105相连，OFDM调制解调104和GFSK调制解调器105与CRC校验和FEC前向纠错106相连，CRC校验和FEC前向纠错106与存储和接口单元107相连，OFDM调制解调104和GFSK调制解调器105与sigma delta调制器108连接；sigma delta调制器108与锁相环单元109连接；锁相环单元109输出与功率放大器单元110连接。
如图2给出双模模拟前端的结构框图。所示低噪声放大器单元101，混频器单元102，锁相环单元103，自动增益放大单元104，能量检测单元105，可调带通滤波器106，可调增益放大器107，模数转换单元108，能量检测单元109，增益控制单元110。低噪声放大器输出101与混频器102相连，锁相环103的输出与混频器102的输入相连，混频器102的输出与自动增益放大器104的输入相连，自动增益放大器104的输出分别与能量检测单元105和可调带通滤波器单元106的输入连接；能量检测单元105的输出与自动增益控制单元104的控制端连接；可调带通滤波器单元106的输出与可调增益放大单元107的输入连接；可调增益放大单元107的输出分别连接第二能量检测单元110和模数转换单元108的输入连接；第二能量检测单元110与增益控制单元108相连，增益控制单元108的输出与可调增益放大单元107的增益控制端连接。
如图3给出了OFDM调制解调的框图。分为发送电路和接收电路，发送电路首先对数据进行信道编码，编码后的数据经过外交织运算，增加了数据的随机性，打乱了数据原有的顺序，提高了抗干扰能力；然后进行卷积编码和内交织，提高了数据通信的可靠性。扰码运算提高了数据的随机性，降低了峰均比。调制模块根据配置可实现数据调制，将调制后的数据分配到不同的子载波上，然后经过反傅里叶变换数据从频域变到时域，加上循环前缀，组成发送的数据帧，通过带通滤波器后送到模拟电路。接收过程是发送的逆运算，除了均衡和同步，其他运算完全类似。
如图4给出了GFSK调制解调的框图。分为发送电路和接收电路，发送电路首先对数据进行信道编码，提高了抗干扰能力，然后组成发送的数据帧，通过高斯滤波器后送到sigma delta调制器，然后经过模拟电路发出。接收过程是先经过滤波运算，然后差分运算和降采样后进行滑动窗判决，在判决同时进行位同步和频偏校正提高滑动窗判决的准确性，然后通过帧头进行数据同步，解码将数据还原。
如图5为双模载波侦听冲突监测状态机框图。系统复位后进入空闲状态，若检测到OFDM信号或者GFSK信号则显示接收忙进入接收状态，若无信号时收到发送命令，则进入等待发送状态，若没有上述两个条件，则一直处于空闲状态。接收完成后进入回到空闲状态。等待发送状态时，若检测到OFDM信号或者GFSK信号载波则显示接收忙进入接收状态，若无信号则在等待一段随机时间后进入发送状态，发送一次OFDM载波信号和一次GFSK无线信号后回到空闲状态。
Claims (3)
1.一种OFDM电力线载波和GFSK无线通信的双模通信芯片，其特征在于：集成了双模模拟前端接收电路，双模调制解调器，载波侦听冲突检测CSMA单元，sigma delta调制器，锁相环单元和功率放大器单元，其中双模模拟前端接收电路与双模调制解调器相连，双模调制解调器与sigma delta调制器相连，sigma delta调制器与锁相环单元相连，锁相环单元与功率放大器单元相连。
2.如权利要求1所述的一种OFDM电力线载波和GFSK无线通信的双模通信芯片，其特征在于：所述的双模模拟前端接收电路包括变频和放大单元，滤波单元和模数转换器。
3.如权利要求1所述的一种OFDM电力线载波和GFSK无线通信的双模通信芯片，其特征在于：所述的双模调制解调器包括OFDM调制解调单元和GFSK调制解调器。
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