專利名稱:一種雙模多頻電力線載波調(diào)制解調(diào)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及電力線通信領(lǐng)域,特別涉及一種電力線通信中使用的調(diào)制解調(diào)器 (MODEM),該調(diào)制解調(diào)器具有移頻健控(FSK)和移相鍵控(BSK)雙模調(diào)制方式同時(shí)具備有多 頻調(diào)制解調(diào)能力。
背景技術(shù):
電力線載波Power Line Carrier-PLC通信是利用電力線作為信息傳輸媒介進(jìn)行 語音或數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N特殊通信方式。電力通信網(wǎng)是為了保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行應(yīng) 運(yùn)而生的,它同電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)被人們合稱為電力系統(tǒng)安全 穩(wěn)定運(yùn)行的三大支柱。目前它更是電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)市場(chǎng)化和管理現(xiàn)代化的基礎(chǔ), 是確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要手段,是電力系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)設(shè)施。由于電力通信網(wǎng) 對(duì)通信的可靠性,保護(hù)控制信息傳送的快速性和準(zhǔn)確性具有及嚴(yán)格的要求,并且電力部門 擁有發(fā)展通信的特殊資源優(yōu)勢(shì)。因此,世界上大多數(shù)國(guó)家的電力公司都以自建為主的方式 建立了電力系統(tǒng)專用通信網(wǎng)。長(zhǎng)期以來電力線載波通信網(wǎng)一直是電力通信網(wǎng)的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò), 目前在長(zhǎng)達(dá)670000km的35kV以上電壓等級(jí)的輸電線路上,多數(shù)已開通電力線載波通道。形 成了龐大的電力線載波通信網(wǎng),該網(wǎng)絡(luò)主要用于地市級(jí)或以下供電部門構(gòu)成面向終端變電 站及大用戶的調(diào)度通信遠(yuǎn)動(dòng)及綜合自動(dòng)化通道使用。近年來在低壓線路上用于自動(dòng)抄表應(yīng) 用的電力線載波網(wǎng)絡(luò)也已開始普及,國(guó)家電網(wǎng)公司計(jì)劃改造6000萬只具有遠(yuǎn)程通訊能力 的智能電表,其主導(dǎo)通訊技術(shù)就是電力線載波技術(shù)。電力線調(diào)制解調(diào)器(MODEM)在電力線發(fā)送方基帶信號(hào)調(diào)制到載波上,在接收方將 載波上調(diào)制的基帶信號(hào)解調(diào),還原成基帶信號(hào),是電力線通信的重要通信接口(DCE)設(shè)備, 目前主流電力線載波技術(shù)主要有兩種調(diào)制方式,即移頻鍵控(FSK)和移相鍵控(PSK)。經(jīng)過 多年的發(fā)展,這兩種技術(shù)都有大規(guī)模的應(yīng)用,已經(jīng)形成了并存的局面。然而,PSK和FSK的 電力線載波產(chǎn)品因物理層不同,無法做到互聯(lián)互通,在一定程度上影響了用戶的使用。隨著國(guó)內(nèi)電網(wǎng)大規(guī)模鋪開電力線載波抄表系統(tǒng)的建設(shè),兩種不同制式的載波不得 不分別招標(biāo)和分開部署,維護(hù)難度很大。實(shí)用新型內(nèi)容為克服目前電力線載波調(diào)制解調(diào)器中兩種主要調(diào)制方式,即FSK和PSK調(diào)制方式 不能互聯(lián)互通的缺陷,本實(shí)用新型提供一種雙模式多頻載波的調(diào)制解調(diào)器,該調(diào)制解調(diào)器 可以在物理層上同時(shí)支持FSK和PSK制式,并且能做到兩個(gè)頻點(diǎn)完全獨(dú)立,即能夠與現(xiàn)有系 統(tǒng)兼容,又可以大大提高通訊抗干擾能力。本實(shí)用新型的調(diào)制解調(diào)器的技術(shù)方案是一種雙模多頻電力線載波調(diào)制解調(diào)器, 包括FSK調(diào)制解調(diào)單元和PSK調(diào)制解調(diào)單元,還包括與所述的FSK調(diào)制解調(diào)單元和PSK調(diào) 制解調(diào)單元相連的微處理器,所述的FSK調(diào)制解調(diào)單元和PSK調(diào)制解調(diào)單元具有獨(dú)立的時(shí) 鐘信號(hào)源。進(jìn)一步的,上述的雙模多頻電力線載波調(diào)制解調(diào)器中所述的時(shí)鐘信號(hào)源包括第
3一時(shí)鐘和第二時(shí)鐘,所述的第一時(shí)鐘為PSK信道的參考時(shí)鐘,所述的第二時(shí)鐘為FSK信道的 參考時(shí)鐘。更進(jìn)一步的,上述的雙模多頻電力線載波調(diào)制解調(diào)器中所述的第一時(shí)鐘為所述 的微處理器的時(shí)鐘源。更進(jìn)一步的,上述的雙模多頻電力線載波調(diào)制解調(diào)器中所述的第二時(shí)鐘為所述 的微處理器的時(shí)鐘源。采用本方案的電力線載波調(diào)制解調(diào)器產(chǎn)品可以和現(xiàn)有的FSK和PSK制式產(chǎn)品互聯(lián) 互通,用戶在采購(gòu)和招標(biāo)時(shí)不再需要因?yàn)橹剖讲煌謩e采購(gòu),分開安裝和管理,能大大節(jié) 省維護(hù)成本。本技術(shù)方案是一種多頻技術(shù),在電力線上存在一定頻率干擾時(shí),采用本技術(shù)的 產(chǎn)品可以自動(dòng)切換到另一個(gè)信道通訊,因此抗干擾性能比單模單頻產(chǎn)品有顯著提高。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作較為詳細(xì)的描述。
圖1為本實(shí)用新型調(diào)制解調(diào)器結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例解調(diào)單元結(jié)構(gòu)框圖。圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例2產(chǎn)品結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1、如圖1所示,本實(shí)施例是一種在電力線上進(jìn)行通信時(shí)使用的調(diào)制解調(diào) 器,該調(diào)制解調(diào)器具有FSK和PSK兩種模式的調(diào)制和解調(diào)方式,且是一種多頻的調(diào)制解調(diào) 器,是一種FSK和PSK雙模多頻電力線載波調(diào)制解調(diào)器,包括FSK調(diào)制解調(diào)單元和PSK調(diào)制 解調(diào)單元,本實(shí)施例中,還包括通過軟件實(shí)現(xiàn)仲裁機(jī)制和橋接機(jī)制的微處理器,所述的FSK 調(diào)制解調(diào)單元和PSK調(diào)制解調(diào)單元具有獨(dú)立的時(shí)鐘信號(hào)源。本實(shí)施例的雙模式的核心是 同時(shí)支持兩種不同頻率的時(shí)鐘系統(tǒng),分別作為FSK和PSK的參考時(shí)鐘,這樣才能做到兩個(gè)頻 率,兩種制式的獨(dú)立性,即頻點(diǎn)和帶寬都是不同的。本實(shí)施例中,時(shí)鐘單元由第一時(shí)鐘和第 二時(shí)鐘組成,第一時(shí)鐘為PSK信道的參考時(shí)鐘,第二時(shí)鐘為FSK信道的參考時(shí)鐘。在上述第 一時(shí)鐘和第二時(shí)鐘中設(shè)定一個(gè)為主時(shí)鐘為微處理器提供時(shí)鐘,如圖1所示,主時(shí)鐘是以微 處理器提供時(shí)鐘命名的,可以是第一時(shí)鐘,也可以是第二時(shí)鐘,在本實(shí)施例中,主副時(shí)鐘只 是為了稱呼方便,兩個(gè)時(shí)間是相互獨(dú)立的,沒有主從關(guān)系,第一時(shí)鐘可以同時(shí)為微處理器和 PSK信道提供時(shí)鐘信號(hào),第一時(shí)鐘可以同時(shí)為微處理器和FSK信道提供時(shí)鐘信號(hào),第二時(shí)鐘 可以同時(shí)為微處理器和PSK信道提供時(shí)鐘信號(hào),第二時(shí)鐘可以同時(shí)為微處理器和FSK信道 提供時(shí)鐘信號(hào),如圖1所示,兩個(gè)時(shí)鐘相互獨(dú)立。本實(shí)施例中,采用專用微控制器MCU對(duì)兩個(gè)獨(dú)立時(shí)鐘系統(tǒng)和調(diào)制解調(diào)單元進(jìn)行軟 件分時(shí)切換,從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)完全獨(dú)立的FSK和PSK信道。MCU設(shè)置了軟件仲裁機(jī)制,防止一 個(gè)信道占用時(shí)間過長(zhǎng)影響到另一個(gè)信道的工作。同時(shí),MCU還實(shí)現(xiàn)了橋接機(jī)制,可以將一個(gè) 信道上的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)信道上,實(shí)現(xiàn)類似網(wǎng)橋的功能。綜合上述結(jié)構(gòu),本實(shí)施例在物理層上實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)有電力線載波MODEM的兼容,同 時(shí)提供更好的抗干擾性能。時(shí)鐘單元雙模式的核心是同時(shí)支持兩種不同頻率的時(shí)鐘系統(tǒng),就是上面說的第
4一時(shí)鐘和第二時(shí)鐘,分別作為FSK和PSK的參考時(shí)鐘,這樣才能做到兩個(gè)頻率,兩種制式的 獨(dú)立性,即頻點(diǎn)和帶寬都是不同的。時(shí)鐘單元由主時(shí)鐘和副時(shí)鐘組成,兩個(gè)時(shí)鐘分別為PSK 和FSK信道提供獨(dú)立的參考時(shí)鐘,而主時(shí)鐘可同時(shí)作為MCU的運(yùn)行時(shí)鐘。如圖1所示,主晶振所產(chǎn)生時(shí)鐘是主時(shí)鐘,為PSK參考時(shí)鐘,而副時(shí)鐘即另外一個(gè) 由外部時(shí)鐘源提供,做FSK參考時(shí)鐘。時(shí)鐘主要用于混頻時(shí)鐘和發(fā)送時(shí)鐘。圖示兩個(gè)時(shí)鐘 是完全獨(dú)立的,由獨(dú)立的源和分頻邏輯產(chǎn)生,保證兩個(gè)信道的獨(dú)立性。調(diào)制解調(diào)單元如圖2所示實(shí)現(xiàn)PSK和FSK的調(diào)制解調(diào)。兩個(gè)獨(dú)立的AFE (Analog Front End)模擬前端分別對(duì)FSK和PSK載波進(jìn)行數(shù)字變頻和濾波。這種做法保證了 FSK和 PSK信道獨(dú)立,有不同的頻點(diǎn)和帶寬。MCU軟件實(shí)現(xiàn)的仲裁機(jī)制和橋接機(jī)制仲裁機(jī)制在接收時(shí)分時(shí)查詢兩個(gè)信道的數(shù) 據(jù),跟據(jù)鎖定的隨機(jī)碼匹配情況,動(dòng)態(tài)決定優(yōu)先級(jí),當(dāng)隨機(jī)碼完全鎖定后,即開始當(dāng)前信道 的接收。仲裁機(jī)制可以防止在一個(gè)信道上占用了過多時(shí)間,影響另外一個(gè)信道的判別。橋 接機(jī)制可以在需要時(shí)將FSK信道和PSK信道連接起來,把一邊的數(shù)據(jù)翻譯到另一邊,從而實(shí) 現(xiàn)兩個(gè)信道的互聯(lián)互通。本實(shí)施例的特征本實(shí)用新型由一個(gè)雙時(shí)鐘系統(tǒng)分別提供PSK和FSK的參考時(shí)鐘,依靠專用微控制 器軟件實(shí)現(xiàn)兩個(gè)調(diào)制信道的信號(hào)鎖定和信道仲裁,并可以將兩個(gè)不同制式的信道數(shù)據(jù)相互 轉(zhuǎn)換,真正做到互聯(lián)互通。本實(shí)施例中,微處理器的仲裁機(jī)制通過分時(shí)復(fù)用和偽隨機(jī)碼捕獲實(shí)現(xiàn)來實(shí)現(xiàn)兩個(gè) 信道的仲裁。PSK和FSK信道根據(jù)碼速率不同來分配不同的時(shí)間片,當(dāng)某一個(gè)信道捕獲到正 確的碼型,此信道自動(dòng)升級(jí)為主信道。橋接機(jī)制把一個(gè)信道上接收的碼元轉(zhuǎn)換成另一個(gè)信道的碼元,并且重新匹配碼速 率進(jìn)行發(fā)送,使兩種不同制式的載波裝置實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。如圖3所示是一種具體的FSK和PSK雙模多頻電力線載波調(diào)制解調(diào)器。AFE模擬 前端使用AFE3361,為通用FM收音機(jī)接收模擬前端。主時(shí)鐘采用19. 2M晶振產(chǎn)生,同時(shí)作為PSK參考時(shí)鐘,PSK中心頻率為120K。副時(shí)鐘源采用單片機(jī)78F9202,主頻10M,輸出時(shí)鐘作為FSK時(shí)鐘,F(xiàn)SK中心頻率 270K。主控MCU采用NP3250,CISC內(nèi)核,內(nèi)置PSK和FSK解調(diào)邏輯,具有外部時(shí)鐘輸入的 定時(shí)器。PSK信道采用480K陶瓷濾波器,F(xiàn)SK信道采用455K陶瓷濾波器。
權(quán)利要求一種雙模多頻電力線載波調(diào)制解調(diào)器,包括FSK調(diào)制解調(diào)單元和PSK調(diào)制解調(diào)單元,其特征在于還包括分別與所述的FSK調(diào)制解調(diào)單元和PSK調(diào)制解調(diào)相連的微處理器,所述的FSK調(diào)制解調(diào)單元和PSK調(diào)制解調(diào)單元具有獨(dú)立的時(shí)鐘信號(hào)源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙模多頻電力線載波調(diào)制解調(diào)器,其特征在于所述的時(shí)鐘 信號(hào)源包括第一時(shí)鐘和第二時(shí)鐘,所述的第一時(shí)鐘為PSK信道的參考時(shí)鐘,所述的第二時(shí) 鐘為FSK信道的參考時(shí)鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙模多頻電力線載波調(diào)制解調(diào)器,其特征在于所述的第一 時(shí)鐘為所述的微處理器的時(shí)鐘源。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙模多頻電力線載波調(diào)制解調(diào)器,其特征在于所述的第二 時(shí)鐘為所述的微處理器的時(shí)鐘源。
專利摘要本實(shí)用新型提供了FSK和PSK雙模多頻電力線載波調(diào)制解調(diào)器,包括FSK調(diào)制解調(diào)單元和PSK調(diào)制解調(diào)單元,還包括通過軟件實(shí)現(xiàn)仲裁機(jī)制和橋接機(jī)制的微處理器,所述的FSK調(diào)制解調(diào)單元和PSK調(diào)制解調(diào)單元具有獨(dú)立的時(shí)鐘信號(hào)源。采用本方案的電力線載波調(diào)制解調(diào)器產(chǎn)品可以和現(xiàn)有的FSK和PSK制式產(chǎn)品互聯(lián)互通,用戶在采購(gòu)和招標(biāo)時(shí)不再需要因?yàn)橹剖讲煌謩e采購(gòu),分開安裝和管理,能大大節(jié)省維護(hù)成本。本技術(shù)方案是一種多頻技術(shù),在電力線上存在一定頻率干擾時(shí),采用本技術(shù)的產(chǎn)品可以自動(dòng)切換到另一個(gè)信道通訊,因此抗干擾性能比單模單頻產(chǎn)品有顯著提高。
文檔編號(hào)H04L27/32GK201750437SQ20102016594
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月16日
發(fā)明者楊永, 祝文聞 申請(qǐng)人:龔黎