CN2810038Y - 电力线载波调制解调器 - Google Patents

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Abstract

一种高速电力线载波调制解调器，包括高精度D/A转换器、变压器、进行MCM和QAM调制的复杂可编程逻辑器件和对其进行配置管理和传输设置的MCU电路；待调制信号在复杂可编程逻辑器件中经串/并转换、正交序列映射、FHT变换、数控振荡器、正交/同相载波发生器、线性乘法器、相加合成器等调制后输入D/A转换器，D/A转换器转换后的模拟信号经变压器转换后，放大并输出调制信号；待解调信号在复杂可编程逻辑器件中经解调AGC控制、自适应均衡、匹配滤波、位同步提取、载波同步提取、FHT变换、正交序列映射、并/串转换解调后，输出解调信号。本实用新型提供了一种将数字信号经一次性调制到线路频率进行传输的电力线载波调制解调器。

Description

电力线载波调制解调器
技术领域
本实用新型涉及电力线载波通信设备中对传输信号进行处理的调制/解调器。
背景技术
电力线载波通信是一种利用输电线路作为信号传输通道的通信方式。由于电力线机械强度高、安全可靠、投资少、高频损耗小、受气候环境影响小等特点，所以电力线载波通信一直是我国以及世界范围内电力系统通信的重要方式之一。在电力线载波通信设备中，调制解调技术的运用对整机性能起着至关重要的作用，它代表着每一个生产厂商的研制水平，乃至一个国家在电力线载波通信设备产业方面的水平。
电力线因用户负荷投切存在随机性，造成线路阻抗的极不稳定性。因电网分叉、T接点太多、信号注入同一条母线的线路将产生反射。因电力系统设备、用户设备等引起的对载波通信网带来的各种干扰。雷雨高低温等恶劣环境引起整机和通信线路参量变化。这些都会电力线载波通信造成严重影响。
在此之前，国内的电力线载波通信设备大多采用频分双工载波抑制单边带二次调制或三次调制方式(FDM-SSB)，国外较先进的电力线载波通信设备的调制方式也仅采用改进型交错四相相移键控调制解调(OQPSK)、正交幅度调制(QAM，QuadratureAmplitude Modulation)，其传输速率最大为28.8kbps。虽然近年来随着通信技术的发展，各厂商也陆续将部分数字技术用于语音的处理和数据的传送，但由于受调制解调技术的发展制约，使得电力线载波通信设备在整机性能上没有质的变化和提高，已不能适应电力系统通信的发展要求。
发明内容
本实用新型的目的意在克服现有PLC通信(Power Line Communication，电力线通信)技术的不足，提出一种采用数字处理技术，可以将信号一次性调制到线路频率进行高速数据传输的电力线载波调制解调器。
实现上述目的的技术方案：一种电力线载波调制解调器，包括高精度D/A转换器(IC560)、变压器(T590)、能够对信号进行MCM(Multi-Carrier Modulation，多载波调制)和QAM调制的复杂可编程逻辑器件(IC600E)和MCU电路(IC70)，所述MCU电路(IC70)进行该复杂可编程逻辑器件(IC600E)的配置管理和传输设置；待调制的数字信号输入复杂可编程逻辑器件(IC600E)，在其中经串/并转换器、正交序列映射器、FHT变换器、数控振荡器、正交/同相载波发生器、线性乘法器、相加合成器调制后输入高精度D/A转换器(IC560)，高精度D/A转换器(IC560)转换后的模拟信号经变压器(T590)完成平衡和不平衡转换后，进行功率放大，输出已调信号；待解调信号输入复杂可编程逻辑器件(IC600E)，在其中经解调AGC控制器、自适应均衡器、匹配滤波器、位同步提取器、载波同步提取器、FHT变换器、正交序列映射器、并/串转换器解调后，输出解调后的数字信号。
上述电力线载波调制解调器最好还包括回波抵消器，所述待解调信号先输入回波抵消器，回波抵消器将经过无用信号抵消处理后的有用信号码流输出给复杂可编程逻辑器件(IC600E)。
所述复杂可编程逻辑器件(IC600E)可以是EP1C12Q240芯片。
所述高精度D/A转换器(IC560)可以是DAC904芯片。
所述MCU电路(IC70)还可提供MMI接口，可以采用ADuc812芯片。
采用上述技术方案，本实用新型有益的技术效果在于：1、采用复杂可编程逻辑器件对调制数字信号(通常为TDM，Time Division Multiplexing时分多路复用，串行高速码流)进行集中数字技术处理的方式，突破性的将目前多种先进数字技术有效结合运用，使得采用该调制/解调器的电力线载波通信设备可以一次性将数据信号调制到线路频率进行传输。2、采用数字处理技术，信号传输的时延小，并可进行测量。带内平坦：带内抖动＜0.01dB；防卫度好：2B以外＞80dB，边带外200Hz＞40dB。3、采用高精度的D/A转换和复杂可编程逻辑器件，具有高精度的频率稳定性，高次谐波和交调信号的抑制性好，抗干扰能力强，使高频信道具有优良的性能，从根本上提升了电力线载波通信设备的技术档次和整机性能，满足了现代电力系统通信发展对电力线载波通信设备的要求。4、采用高抗干扰MCM和高效QAM调制技术，在20～500KHz电力线载波通信频带的任一个4KHz有效带宽，稳定可靠传输36Kbps的数据。实现了比目前4KHz有效带宽的所有载波机(最大速率28.8kbps)更高速率的电力线通信。
附图说明
图1是一种电力线载波调制解调器的原理框图。
图2(图2-1～3)是图1中电力线载波调制解调器的一种实现电路图。
具体实施方式
一种电力线载波调制解调器，如图1和图2所示，包括高精度D/A转换器IC560、变压器T590、能够对信号进行MCM和QAM调制的复杂可编程逻辑器件IC600E、MCU电路IC70和回波抵消器。其中IC600E采用EPIC12Q240芯片，IC560采用DAC904芯片，IC70采用提供MMI接口的ADuc812芯片。IC600E的I/O口121～126和132～139PIN的mod.tran.da.d0～mod.tran.da.d13接IC560的I/O口1～14PIN的tran.da0～tran.da13；IC560的tran.a.out+和tran.a.out-口接变压器T590的输入端；IC600E的I/O口128、175PIN的cpu.rxd、cpu.txd和IC70的16、17PIN的cpu.rxd、cpu.txd相连接，实现该复杂可编程逻辑器件和MCU的通信。
调制过程：由复接器送来的高速TDM码流送入IC600E芯片的I/O口159～166PIN的mod.tdm.d0～mod.tdm.d7，该芯片为一复杂可编程逻辑(CPLD)器件，容量为20万门。待调制信号在IC600E中进行MCM和QAM调制，其中MCM调制包括：
串/并转换器：将串行输入的比特流转换成多个(n个)并行的比特流；
正交序列映射器：将n阶向量通过正交序列单元映射到高阶m阶完备正交集的一个向量；
FHT变换器：完成FHT变换，并将多个载波相加；
QAM调制包括：
数控振荡器(DCO)：产生调制解调需要的载波；
正交/同相载波发生器：产生0°和90°的载波；
线性乘法器：完成载波和信号的调制；
相加合成器：将正交/同相已调信号相加；调制后的信号由IC600E的I/O口输出到高精度D/A转换器IC560，IC560对其进行数模转换，即，将已调信号的码流转变成电力线能传输的高频信号；再输入变压器T590完成平衡和不平衡转换，即，将D/A转换器产生的平衡高频信号转换为不平衡的信号；然后在进行功率放大后对调制信号进行载波输出。
解调过程：接收信号输入先经过回波抵消器，回波抵消器输出经抵消掉无用信号处理后的有用信号码流，送到IC600E进行MCM和QAM解调，其中QAM解调包括：
AGC控制器：根据正交/同相信号的矢量和，自动调整接收信号的大小；
自适应均衡器：对接收信号的幅度、相位等进行自动均衡
匹配滤波器：提取有用信号
位同步提取器：从接收信号中提取数据同步时钟
载波同步提取器：从接收信号中提取载波信号，使调制载波和解调载波同步
FHT变换器、正交序列映射器、并/串转换器完成整个解调处理。
MCM解调包括：
FHT变换器：进行调制过程中的逆操作；
正交序列映射器：进行调制过程中的逆操作；
并/串转换器：将多个并行输入的比特流转换成串行的比特流；最后从IC600E芯片的I/O口169、173、174、177～180、170PIN的dmod.tdm.d0～mod.tdm.d7输出TDM码流。
IC70进行IC600E的配置管理管理，对调制解调过程中进行监视和控制；并提供MMI功能，通过外置的LCD和KEY人机接口对其参数进行设置。

Claims (7)

1、一种电力线载波调制解调器，包括高精度D/A转换器(IC560)和变压器(T590)，其特征在于：还包括能够对信号进行MCM和QAM调制的复杂可编程逻辑器件(IC600E)和MCU电路(IC70)，所述MCU电路(IC70)进行该复杂可编程逻辑器件(IC600E)的配置管理、监测和控制；
待调制的数字信号输入复杂可编程逻辑器件(IC600E)，在其中经串/并转换器、正交序列映射器、FHT变换器、数控振荡器、正交/同相载波发生器、线性乘法器、相加合成器调制后输入高精度D/A转换器(IC560)，高精度D/A转换器(IC560)转换后的模拟信号经变压器(T590)完成平衡和不平衡转换后，进行功率放大，输出已调信号；
待解调信号输入复杂可编程逻辑器件(IC600E)，在其中经解调AGC控制器、自适应均衡器、匹配滤波器、位同步提取器、载波同步提取器、FHT变换器、正交序列映射器、并/串转换器解调后，输出解调后的数字信号。
2、根据权利要求1所述电力线载波调制解调器，其特征在于：还包括回波抵消器，所述待解调信号先输入回波抵消器，回波抵消器将经过无用信号抵消处理后的有用信号码流输出给复杂可编程逻辑器件(IC600E)。
3、根据权利要求1所述电力线载波调制解调器，其特征在于：所述复杂可编程逻辑器件(IC600E)是EP1C12Q240芯片。
4、根据权利要求2所述电力线载波调制解调器，其特征在于：所述复杂可编程逻辑器件(IC600E)是EP1C12Q240芯片。
5、根据权利要求1～4任意一项所述电力线载波调制解调器，其特征在于：所述高精度D/A转换器(IC560)是DAC904芯片。
6、根据权利要求1～4任意一项所述电力线载波调制解调器，其特征在于：所述MCU电路(IC70)是ADuc812芯片。
7、根据权利要求1～4任意一项所述电力线载波调制解调器，其特征在于：所述MCU电路(IC70)还提供MMI接口。
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