專利名稱：電力線載波調制方法、解調方法、電路及芯片的制作方法
技術領域：
本發明涉及電力信通信領域，尤其涉及一種電力線載波調制方法、解調方法、電路及芯片。
背景技術：
電力線通信技術是一種以電力線為傳輸媒介傳輸電力線載波信號以實現通信目的的技術。圖1為現有電力線載波信號的解調電路圖，如圖所示，在現有電力線載波信號的解調過程中，先將電力線載波信號經模數轉換器(Analogto Digital Converter，簡稱 ADC)轉換為數字信號，然后與本地固定頻率載波進行混頻后由解調器解調出解調信號。現有技術中至少存在如下問題現有常用的低壓電網通常連接有眾多的用電設備，如開關電源設備、非線性用電設備和大功率變頻設備等，每種用電設備都對電網有不同程度的噪聲污染，如諧波噪聲或脈沖噪聲等。另外，用電設備的接入和斷開也是隨機性的，從而造成電力線噪聲環境會經常發生變化。而現有的電力線載波通信芯片通常只使用一種或幾種固定的頻率的本地載波用于混頻，因此不能適應電力線噪聲環境的變化，從而制約了電力線通信的質量。
發明內容
本發明提供一種電力線載波調制方法、解調方法、電路及芯片，用以適應電力線噪聲環境的變化，提高電力線通信質量。本發明一實施例提供一種電力線載波調制方法，其中包括對電力線中的窄帶非高斯噪聲頻率進行檢測；從預設載波頻段內選擇非噪聲頻率作為調制載波頻率；以所述調制載波頻率生成調制載波；將待調制的數字信號調制到所述調制載波上生成電力線載波信號。本發明另一實施例提供一種電力線載波解調方法，其中包括將上述電力線載波調制方法中選擇的所述非噪聲頻率作為本地載波頻率；以所述本地載波頻率生成本地載波；采用所述本地載波對從電力線接收到的電力線載波信號進行解調。本發明又一實施例提供一種電力線載波調制電路，其中包括數控振蕩器，用于根據設定的載波頻率生成調制載波，其中，所述載波頻率是在對電力線中的窄帶非高斯噪聲頻率進行檢測后從預設載波頻段內選擇的非噪聲頻率；調制模塊，用于將待調制的數字信號調制到數控振蕩器生成的所述調制載波上。本發明再一實施例提供一種電力線載波調制芯片，其中包括上述電力線載波調制電路。本發明再一實施例提供一種電力線載波解調電路，其中包括
模數轉換器，用于對從電力線接收到的電力線載波信號進行模數轉換，生成數字調制信號；本地數控振蕩器，用于根據設定的本地載波頻率生成本地載波，其中所述本地載波頻率為上述電力線載波調制方法中選擇的所述非噪聲頻率；混頻器，用于將本地數控振蕩器生成的所述本地載波與模數轉換器生成的所述數字調制信號進行混頻，生成基帶解調信號；解調模塊，用于對混頻器生成的所述基帶解調信號進行解調生成解調信號。本發明再一實施例提供一種電力線載波解調芯片，其中包括上述電力線載波解調電路。本發明再一實施例提供一種電力線載波通信芯片，其中包括上述電力線載波調制電路及電力線載波解調電路。本發明能夠避開窄帶非高斯噪聲頻率，適應電力線噪聲環境的變化，提高電力線通信的質量。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單介紹，顯而易見，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為現有電力線載波信號的解調電路圖；圖2為本發明所述電力線載波調制方法實施例的流程圖；圖3為本發明所述電力線載波解調方法實施例的流程圖；圖4為本發明所述電力線載波調制電路實施例一的結構示意圖；圖5為本發明所述電力線載波調制電路實施例二的結構示意圖；圖6為本發明所述電力線載波解調電路實施例一的結構示意圖；圖7為本發明所述電力線載波解調電路實施例二的結構示意圖。
具體實施例方式為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。圖2為本發明所述電力線載波調制方法實施例的流程圖，如圖所示，該方法包括如下步驟步驟101，對電力線中的窄帶非高斯噪聲頻率進行檢測。具體地，可以根據預設檢測周期，對電力線中的窄帶非高斯噪聲頻率進行周期性檢測，以便能夠定期監控電力線中的噪聲狀況；或者，也可根據需要，對電力線中的窄帶非高斯噪聲頻率進行隨機性檢測，以便能夠及時獲知電力線中的噪聲狀況。具體地，在對電力線中的窄帶非高斯噪聲頻率進行檢測時，可以先由位于電力線一端的電力線載波調制電路在所述電力線的規定頻段內發送掃頻信號，例如，可以在 500kHz以下的規定頻段內發送掃頻信號，然后由位于所述電力線另一端的電力線載波解調電路根據所述掃頻信號的能量值，如接收信號強度指示(Received Signal Strength hdication，簡稱RSSI)，檢測所述窄帶非高斯噪聲頻率，再將檢測到的窄帶非高斯噪聲頻率發回給所述電力線載波調制電路，從而完成對窄帶非高斯噪聲頻率的檢測。步驟102，從預設載波頻段內選擇非噪聲頻率作為調制載波頻率。其中，所述預設載波頻段是指允許用作電力線通信的頻段，例如歐洲EN500065標準中規定，電力線載波通信頻率范圍為3kHz 148. 5kHz。所述非噪聲頻率是指在預設載波頻段內除窄帶非高斯噪聲頻率以外的可用頻率。具體地，當選擇非噪聲頻率時，可以從預設載波頻段內選擇距離所述窄帶非高斯噪聲頻率最遠的非噪聲頻率，以便在最大程度上減小窄帶非高斯噪聲對調制信號的影響。步驟103，以所述調制載波頻率生成調制載波。具體地，可以將數控振蕩器(Numerical Controlled Oscillator，簡稱NC0)的工作頻率設置為所述調制載波頻率，從而使該NCO生成調制載波。其中，NCO為一種數字可控頻率器件，可以通過設置頻率字來改變輸出載波的頻率，從而實現載波頻率的連續可調輸出。步驟104，將待調制的數字信號調制到所述調制載波上生成電力線載波信號。具體地，可以先將待調制的數字信號調制到所述調制載波上生成數字調制信號； 然后對所述數字調制信號進行數模轉換，生成電力線載波信號。具體的調制方式可以采用頻移鍵控(Frequency Shift Keying，簡稱:FSK)或相移鍵控(Phase Shift Keying，簡稱 PSK)等。本實施例所述方法根據電力線的噪聲狀況采用不同頻率的調制載波進行調制，避開窄帶非高斯噪聲頻率，因此能夠適應電力線噪聲環境的變化，提高電力線通信的質量。圖3為本發明所述電力線載波解調方法實施例的流程圖，如圖所示，該方法包括如下步驟步驟201，將上述電力線載波調制方法實施例中選擇的所述非噪聲頻率作為本地載波頻率。其中，解調過程中的本地載波頻率要與調制過程中的調制載波頻率相同才能實現成功解調。步驟202，以所述本地載波頻率生成本地載波。 步驟203，采用所述本地載波對從電力線接收到的電力線載波信號進行解調。具體地，可以先對所述電力線載波信號進行模數轉換，生成數字調制信號；然后采用所述本地載波對所述數字調制信號進行混頻生成基帶解調信號；最后對所述基帶解調信號進行解調生成解調信號。具體的解調方式應與調制方式相對應，如FSK或PSK等。本實施例所述方法，根據電力線的噪聲狀況采用不同頻率的本地載波進行解調， 避開窄帶非高斯噪聲頻率，因此能夠適應電力線噪聲環境的變化，提高電力線通信的質量。圖4為本發明所述電力線載波調制電路實施例一的結構示意圖，如圖所示，該電力線載波調制電路10至少包括數控振蕩器11及調制模塊12，其工作原理如下數控振蕩器11根據設定的載波頻率生成調制載波，其中，所述載波頻率是在對電力線中的窄帶非高斯噪聲頻率進行檢測后從預設載波頻段內選擇的非噪聲頻率；具體的選擇方式可參見前述方法實施例的說明，此處不再贅述。調制模塊12將待調制的數字信號調制到數控振蕩器11生成的所述調制載波上以實現調制。具體地，該電力線載波調制電路10還可以包括數模轉換器(Digital toAnalog Converter，簡稱DAC) 13及低通濾波器(Low Pass Filter，簡稱LPF)，其工作原理如下上述調制模塊12將待調制的數字信號調制到數控振蕩器11生成的所述調制載波上之后生成數字調制信號，數模轉換器13將調制模塊12生成的所述數字調制信號進行數模轉換，生成電力線載波信號。具體的調制方式可以采用FSK或PSK等。本實施例所述電路根據電力線的噪聲狀況采用不同頻率的調制載波進行調制，避開窄帶非高斯噪聲頻率，因此能夠適應電力線噪聲環境的變化，提高電力線通信的質量。圖5為本發明所述電力線載波調制電路實施例二的結構示意圖；如圖所示，本實施例所述電力線載波調制電路10在上述電力線載波調制電路實施例一的基礎上還進一步包括第一噪聲檢測模塊14、頻率選擇模塊15及頻率設置模塊16，其工作原理如下第一噪聲檢測模塊14用于對電力線中的窄帶非高斯噪聲頻率進行檢測具體地， 先由位于電力線一端的電力線載波調制電路10中的第一掃頻單元1401在所述電力線的規定頻段內發送掃頻信號，例如，可以在500kHz以下的規定頻段內發送掃頻信號；然后由位于所述電力線另一端的電力線載波解調電路根據所述掃頻信號的能量值，如RSSI，檢測所述窄帶非高斯噪聲頻率，再將檢測到的窄帶非高斯噪聲頻率發回給所述電力線載波調制電路；電力線載波調制電路10中的接收單元1402接收所述窄帶非高斯噪聲頻率，從而完成對窄帶非高斯噪聲頻率的檢測。此后，頻率選擇模塊15根據第一噪聲檢測模塊14檢測到的窄帶非高斯噪聲頻率， 從預設載波頻段內選擇的非噪聲頻率，所述非噪聲頻率是指在預設載波頻段內除窄帶非高斯噪聲頻率以外的可用頻率。具體地，當選擇非噪聲頻率時，可以從預設載波頻段內選擇距離所述窄帶非高斯噪聲頻率最遠的非噪聲頻率，以便在最大程度上減小窄帶非高斯噪聲對調制信號的影響。頻率設置模塊16根據頻率選擇模塊15選擇的非噪聲頻率設置所述數控振蕩器11 生成的調制載波的載波頻率。通過本實施例所述電力線載波調制電路，實現了對電力線內窄帶非高斯噪聲頻率的自動檢測及NCO生成的調制載波的載波頻率的自動設置，從而減少了人工干預，提高了自動化的程度。圖6為本發明所述電力線載波解調電路實施例一的結構示意圖，如圖所示，該電力線載波解調電路20，包括模數轉換器21、本地數控振蕩器22、混頻器23及解調模塊24， 其工作原理如下模數轉換器21對從電力線接收到的電力線載波信號進行模數轉換，生成數字調制信號；本地數控振蕩器22根據設定的本地載波頻率生成本地載波，其中所述本地載波頻率是采用上述電力線載波調制方法實施例中選擇的所述非噪聲頻率；具體的選擇方式可參見前述方法實施例的說明，此處不再贅述。混頻器23將本地數控振蕩器22生成的所述本地載波與模數轉換器ADC生成的所述數字調制信號進行混頻，生成基帶解調信號；解調模塊M對混頻器23生成的所述基帶解調信號進行解調生成解調信號。具體的解調方式應與調制方式相對應，如FSK或PSK等。本實施例所述電路根據電力線的噪聲狀況采用不同頻率的本地載波進行解調，避開窄帶非高斯噪聲頻率，因此能夠適應電力線噪聲環境的變化，提高電力線通信的質量。圖7為本發明所述電力線載波解調電路實施例二的結構示意圖；如圖所示，本實施例所述電力線載波解調電路20在上述電力線載波解調電路實施例一的基礎上還進一步包括第二噪聲檢測模塊25，具體包括第二掃頻單元2501及發送單元2502，其工作原理如下第二噪聲檢測模塊25中的第二掃頻單元2501根據來自于所述電力線載波調制電路10的掃頻信號的能量值，檢測所述窄帶非高斯噪聲頻率；發送單元2502將第二掃頻單元 2501檢測到的窄帶非高斯噪聲頻率發回給所述電力線載波調制電路10。本實施例所述電力線載波解調電路通過與位于電力線對端的電力線載波調制電路相配合，實現了對電力線內窄帶非高斯噪聲頻率的自動檢測，從而減少了人工干預，提高了自動化的程度。上述電路可以采用分立元件制成，或者也可以集成于芯片中。例如，本發明實施例還提供一種電力線載波調制芯片，包括上述電力線載波調制電路10，因此也具有相應的技術效果；本發明實施例還提供一種電力線載波解調芯片，包括上述電力線載波解調電路20，因此也具有相應的技術效果；本發明實施例還提供一種電力線載波通信芯片， 包括上述電力線載波調制電路10及上述電力線載波解調電路20，因此也具有相應的技術效果。并且，由于電力線載波通信芯片同時具有調制和解調功能，因此也便于進行系統設計及器件采購。另外，通過采用設定NCO的工作頻率輸出不同頻率的本地載波，還有利于兼容其他廠商的調制芯片，從而實現與其互連互通。本領域普通技術人員可以理解實現上述方法實施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關的硬件來完成，前述的程序可以存儲于一計算機可讀取存儲介質中，該程序在執行時，執行包括上述方法實施例的步驟；而前述的存儲介質包括R0M、RAM、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。最后應說明的是以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和范圍。
權利要求
1.一種電力線載波調制方法，其特征在于，包括 對電力線中的窄帶非高斯噪聲頻率進行檢測； 從預設載波頻段內選擇非噪聲頻率作為調制載波頻率； 以所述調制載波頻率生成調制載波；將待調制的數字信號調制到所述調制載波上生成電力線載波信號。
2.根據權利要求1所述的電力線載波調制方法，其特征在于，所述對電力線中的窄帶非高斯噪聲頻率進行檢測包括根據預設檢測周期，對電力線中的窄帶非高斯噪聲頻率進行周期性檢測；或者對電力線中的窄帶非高斯噪聲頻率進行隨機性檢測。
3.根據權利要求1所述的電力線載波調制方法，其特征在于，所述對電力線中的窄帶非高斯噪聲頻率進行檢測包括在所述電力線的規定頻段內發送掃頻信號；接收由位于所述電力線另一端的電力線載波解調電路根據所述掃頻信號的能量值檢測到的所述窄帶非高斯噪聲頻率。
4.根據權利要求1所述的電力線載波調制方法，其特征在于，所述從預設載波頻段內選擇非噪聲頻率包括從預設載波頻段內選擇距離所述窄帶非高斯噪聲頻率最遠的非噪聲頻率。
5.根據權利要求1所述的電力線載波調制方法，其特征在于，所述將待調制的數字信號調制到所述調制載波上生成電力線載波信號包括將待調制的數字信號調制到所述調制載波上生成數字調制信號； 對所述數字調制信號進行數模轉換，生成電力線載波信號。
6.一種電力線載波解調方法，其特征在于，包括將權利要求1 5中任一所述電力線載波調制方法中選擇的所述非噪聲頻率作為本地載波頻率；以所述本地載波頻率生成本地載波；采用所述本地載波對從電力線接收到的電力線載波信號進行解調。
7.根據權利要求6所述的電力線載波解調方法，其特征在于，采用所述本地載波對從電力線接收到的電力線載波信號進行解調包括對所述電力線載波信號進行模數轉換，生成數字調制信號； 采用所述本地載波對所述數字調制信號進行混頻生成基帶解調信號； 對所述基帶解調信號進行數字解調生成解調信號。
8.一種電力線載波調制電路，其特征在于，包括數控振蕩器，用于根據設定的載波頻率生成調制載波，其中，所述載波頻率是在對電力線中的窄帶非高斯噪聲頻率進行檢測后，從預設載波頻段內選擇的非噪聲頻率； 調制模塊，用于將待調制的數字信號調制到數控振蕩器生成的所述調制載波上。
9.根據權利要求8所述的電力線載波調制電路，其特征在于，還包括數模轉換器，用于將調制模塊將所述數字信號調制后生成的數字調制信號進行數模轉換，生成電力線載波信號。
10.根據權利要求8所述的電力線載波調制電路，其特征在于，還包括第一噪聲檢測模塊，用于對電力線中的窄帶非高斯噪聲頻率進行檢測；頻率選擇模塊，用于根據第一噪聲檢測模塊檢測到的窄帶非高斯噪聲頻率，從預設載波頻段內選擇的非噪聲頻率；頻率設置模塊，用于根據頻率選擇模塊選擇的非噪聲頻率設置所述數控振蕩器生成的調制載波的載波頻率。
11.根據權利要求10所述的電力線載波調制電路，其特征在于，所述第一噪聲檢測模塊包括第一掃頻單元，用于在所述電力線的規定頻段內發送掃頻信號；接收單元，用于接收由位于所述電力線另一端的解調電路根據所述掃頻信號的能量值檢測到的所述窄帶非高斯噪聲頻率。
12.一種電力線載波調制芯片，其特征在于，包括權利要求8 11中任一所述的電力線載波調制電路。
13.一種電力線載波解調電路，其特征在于，包括模數轉換器，用于對從電力線接收到的電力線載波信號進行模數轉換，生成數字調制信號；本地數控振蕩器，用于根據設定的本地載波頻率生成本地載波，其中所述本地載波頻率為權利要求1 5中任一所述電力線載波調制方法中選擇的所述非噪聲頻率；混頻器，用于將本地數控振蕩器生成的所述本地載波與模數轉換器生成的所述數字調制信號進行混頻，生成基帶解調信號；解調模塊，用于對混頻器生成的所述基帶解調信號進行解調生成解調信號。
14.根據權利要求13所述的電力線載波解調電路，其特征在于，還包括第二噪聲檢測模塊，所述第二噪聲檢測模塊包括第二掃頻單元，用于根據來自于所述電力線載波調制電路的掃頻信號的能量值，檢測所述窄帶非高斯噪聲頻率；發送單元，用于將第二掃頻單元檢測到的窄帶非高斯噪聲頻率發回給所述電力線載波調制電路。
15.一種電力線載波解調芯片，其特征在于，包括權利要求13或14所述的電力線載波解調電路。
16.一種電力線載波通信芯片，其特征在于包括權利要求8 11中任一所述的電力線載波調制電路及權利要求13或14所述的電力線載波解調電路。
全文摘要
本發明提供一種電力線載波調制方法、解調方法、電路及芯片，其中調制方法包括對電力線中的窄帶非高斯噪聲頻率進行檢測；從預設載波頻段內選擇非噪聲頻率作為調制載波頻率；以所述調制載波頻率生成調制載波；將待調制的數字信號調制到所述調制載波上生成電力線載波信號。本發明能夠避開窄帶非高斯噪聲頻率，適應電力線噪聲環境的變化，提高電力線通信的質量。
文檔編號H04B3/54GK102195679SQ20101012320
公開日2011年9月21日 申請日期2010年3月10日 優先權日2010年3月10日
發明者崔健, 潘松, 王銳, 胡亞軍, 趙啟山 申請人:上海海爾集成電路有限公司, 青島東軟載波科技股份有限公司