專利名稱：電力載波通信發(fā)送功率的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力線載波通信技術(shù)，特別涉及一種電力載波通信發(fā)送功率的控制裝置。
背景技術(shù)：
電力線載波通信技術(shù)是一種利用電力線作為通信媒介來傳輸數(shù)據(jù)信息的通信方式，其以載波的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、語音、視頻等的傳輸通信?，F(xiàn)在該技術(shù)廣泛應(yīng)用于通信、電力、工業(yè)控制等行業(yè)領(lǐng)域，這種通信技術(shù)是當(dāng)今通信行業(yè)中一種先進(jìn)的技術(shù)。電力線載波通信技術(shù)一般包括借助35kV及以上電壓等級(jí)的高壓傳輸線作為通信媒介的高壓電力線載波通信；借助IOkV電壓等級(jí)的中壓傳輸線作為通信媒介的中壓電力線載波通信；以及借助380V或者220V的低壓傳輸線作為通信媒介的低壓電力線載波通
fn °傳統(tǒng)的電力線載波通信主要利用高壓傳輸線作為高頻信號(hào)的傳輸通道，僅僅局限于傳輸遠(yuǎn)程控制信號(hào)等，應(yīng)用范圍窄，傳輸速率較低。目前，隨著電力線載波技術(shù)的不斷發(fā)展和社會(huì)的需要，電力載波通信正在轉(zhuǎn)向采用低壓配電網(wǎng)進(jìn)行載波通信，使得低壓電力線載波通信的技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用出現(xiàn)了方興未艾的局面。與其他通信技術(shù)相比，電力線載波通信需要面對(duì)的信道條件具有如下特性時(shí)變性強(qiáng)，并且呈現(xiàn)隨工頻信號(hào)變化的循環(huán)平穩(wěn)特性；信道衰減大；干擾信號(hào)和噪聲信號(hào)的強(qiáng)度很大，信噪比和信干比較差。因此，在電力線載波通信中，發(fā)送信號(hào)的功率控制就顯得相
當(dāng)重要。在現(xiàn)有技術(shù)中，專利號(hào)為US4843345的美國專利提供了一種應(yīng)用于電力線載波信號(hào)發(fā)送中具有自動(dòng)電平電路的輸出級(jí)。在所述專利文件中提供了一種電力線載波發(fā)送信號(hào)的自動(dòng)電平控制電路(參見圖1)。如圖1所示，所述自動(dòng)電平控制電路包括可變?cè)鲆鎲卧?F1，與可變?cè)鲆鎲卧狥l連接的電力線驅(qū)動(dòng)功放F2，與電力線驅(qū)動(dòng)功放F2連接的耦合電路。 當(dāng)沒有載波信號(hào)發(fā)送時(shí)，比較器K的輸入端被偏置在兩個(gè)共模電平VI、V2上。當(dāng)有載波信號(hào)發(fā)送時(shí)，由電阻R3、電容C3耦合部分輸出信號(hào)到vl，如果比較器K的反相端電壓Vl+vl 大于正相端電壓V2，則二極管D導(dǎo)通，電容C4的電壓下降，可變?cè)鲆鎲卧狥l增益降低，控制發(fā)送信號(hào)幅度下降；反之，可變?cè)鲆鎲卧狥l增益升高，控制發(fā)送信號(hào)幅度上升。但上述專利采用了專門的附加電路對(duì)功放的輸出信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，增大了應(yīng)用電路的復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種電力載波通信發(fā)送功率的控制裝置，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中電路復(fù)雜、成本較高等問題。解決上述目的及其他目的，本發(fā)明提供一種電力載波通信發(fā)送功率的控制裝置， 包括可調(diào)增益放大單元、功率放大單元、信號(hào)耦合電路、以及與所述信號(hào)耦合電路始終保持連接的接收單元，用于通過所述耦合電路檢測(cè)信道的信噪比和發(fā)送信號(hào)的功率電平，并將所述信道的信噪比信息反饋至所述可調(diào)增益放大單元，由所述可調(diào)增益放大單元進(jìn)行增益調(diào)整，控制發(fā)送信號(hào)的功率電平?？蛇x地，所述信號(hào)耦合電路包括電流耦合線圈，所述電流耦合線圈的初級(jí)的兩端跨接在一對(duì)電力線電纜之間，次級(jí)具有接地端和用于連接于所述接收單元和所述功率放大單元的連接端?？蛇x地，在所述電流耦合線圈和所述功率放大單元之間還包括耦合電容。 可選地，所述可調(diào)增益放大單元進(jìn)行增益調(diào)整包括增大增益或減小增益；當(dāng)接收單元檢測(cè)到信道的信噪比下降時(shí)，由所述可調(diào)增益放大單元增大增益；當(dāng)接收單元檢測(cè)到信道的信噪比上升時(shí)，由所述可調(diào)增益放大單元減小增益。可選地，所述增益調(diào)整的目標(biāo)值具有遲滯區(qū)間。本發(fā)明的電力載波通信發(fā)送功率的控制裝置，提供了與信號(hào)耦合電路始終保持連接的接收單元，從而利用了電力線載波通信中半雙工通信的特點(diǎn)，既可以對(duì)發(fā)送信號(hào)的功率電平進(jìn)行檢測(cè)，也可通過所述耦合電路檢測(cè)信道的信噪比，從而據(jù)此進(jìn)行增益調(diào)整，控制發(fā)送信號(hào)的功率電平。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，無需額外增加附加的檢測(cè)電路，具有結(jié)構(gòu)簡單、系統(tǒng)復(fù)雜度較低和成本節(jié)省成本的優(yōu)點(diǎn)。另外，在緩變電力線信道中，對(duì)信號(hào)特性進(jìn)行預(yù)判斷的控制方法，既能夠充分發(fā)揮功放的發(fā)送功率潛力，又能在集中器進(jìn)行多表抄表時(shí)減少表間干擾，提高抄表成功率。再有，功放發(fā)送信號(hào)執(zhí)行動(dòng)態(tài)的控制過程，而非靜態(tài)某一固定電平值，整表具有更好的電磁兼容性能力。


圖1為專利號(hào)為US4843345的美國專利文獻(xiàn)提供的一種電力線載波發(fā)送信號(hào)的自動(dòng)電平控制電路。圖2為本發(fā)明電力載波通信發(fā)送功率的控制裝置在一個(gè)實(shí)施例中的電路結(jié)構(gòu)圖。圖3顯示本發(fā)明電力載波通信發(fā)送功率的控制裝置中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式鑒于現(xiàn)有針對(duì)電力線載波發(fā)送信號(hào)的功率電平控制的技術(shù)需要額外配置附加檢測(cè)電路而存在電路復(fù)雜、成本較高等問題，本發(fā)明的發(fā)明人對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，提出了一種電力載波通信發(fā)送功率的控制裝置，提供了與信號(hào)耦合電路始終保持連接的接收單元，能夠同時(shí)檢測(cè)信道的信噪比和發(fā)送信號(hào)的功率電平，從而據(jù)此進(jìn)行增益調(diào)整，控制發(fā)送信號(hào)的功率電平。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，無需額外增加附加的檢測(cè)電路，具有結(jié)構(gòu)簡單、系統(tǒng)復(fù)雜度較低和成本節(jié)省成本的優(yōu)點(diǎn)。以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實(shí)施方式
加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。需要說明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想， 遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。請(qǐng)參見圖2，顯示了本發(fā)明電力載波通信發(fā)送功率的控制裝置在一個(gè)實(shí)施例中的電路結(jié)構(gòu)圖。如圖2所示，所述電力載波通信發(fā)送功率的控制裝置包括可調(diào)增益放大單元 201 (Variable Gain Amplif ier，VGA)、功率放大單元 202 (Power Amplif ier，PA)、信號(hào)耦合電路203、以及接收單元204?？烧{(diào)增益放大單元201的輸出與功率放大單元202的輸入連接，功率放大單元202的輸出于信號(hào)耦合電路203連接，接收單元204與信號(hào)耦合電路203 連接。信號(hào)耦合電路203包括電流耦合線圈，所述電流耦合線圈的初級(jí)的兩端跨接在一對(duì)電力線電纜(這一對(duì)電力線電纜分別以L和N予以標(biāo)示)之間，次級(jí)的一個(gè)連接端接地 (即，接地端)，另一個(gè)連接端則連接于接收單元204和功率放大單元202的輸出端，其中， 在所述次級(jí)的連接端和和功率放大單元202之間還連接有耦合電容。特別地，在本實(shí)施例中，無論是在信號(hào)接收階段還是信號(hào)發(fā)送階段，接收單元204 都是時(shí)刻連接于信號(hào)耦合電路203而不斷開，從而既可以對(duì)發(fā)送信號(hào)的功率電平進(jìn)行檢測(cè)，也可通過信號(hào)耦合電路203檢測(cè)信道的信噪比，并將所述信道的信噪比信息反饋至可調(diào)增益放大單元201，由可調(diào)增益放大單元201進(jìn)行增益調(diào)整，控制發(fā)送信號(hào)的功率電平。 具體地，可調(diào)增益放大單元201進(jìn)行增益調(diào)整包括增大增益或減小增益當(dāng)接收單元204檢測(cè)到信道的信噪比下降(即，信道的衰減上升)時(shí)，由可調(diào)增益放大單元201增大增益；當(dāng)接收單元204檢測(cè)到信道的信噪比上升(即，信道的衰減降低)時(shí)，由可調(diào)增益放大單元 201減小增益。另外，所述增益調(diào)整的目標(biāo)值應(yīng)具有一定的遲滯區(qū)間，一般而言，所述遲滯空間的范圍為OdB至10dB，當(dāng)然并不以此為限，在某些情況下，所述遲滯空間也可以為其他范圍，例如大于IOdB。以下對(duì)本發(fā)明電力載波通信發(fā)送功率的控制裝置的應(yīng)用作詳細(xì)說明。一般而言，考慮低帶寬和高可靠通信要求，實(shí)際的電力線載波通信系統(tǒng)基本上采用的是半雙工通信。即一方面，當(dāng)功放發(fā)送信號(hào)時(shí)，接收通道處于閑置狀態(tài)，對(duì)功放的功率檢測(cè)可以通過接收通道的模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC和相關(guān)數(shù)字功能電路完成，同時(shí)對(duì)發(fā)送端信道質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)；另一方面，當(dāng)模擬前端接收信號(hào)時(shí)，發(fā)送功放是處于關(guān)斷狀態(tài)，但同樣可對(duì)功放進(jìn)行控制。電力線的阻抗是時(shí)變的，也就是說通信信道上的信號(hào)總是處于變動(dòng)狀態(tài)，但它是一個(gè)緩變的過程。另外，在電力線載波通信系統(tǒng)中，在需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)之前，為每一個(gè)數(shù)據(jù)包提供一個(gè)前導(dǎo)(preamble)信號(hào)(如圖3所示)，preamble信號(hào)往往會(huì)包括一些用于正確接收的信息，比如信道編碼方式，擾碼初始狀態(tài)，數(shù)據(jù)包長度等。有的會(huì)是一個(gè)訓(xùn)練序列用于同步，信道估計(jì)、頻偏校正等。利用preamble信號(hào)，可用來使接收單元擺脫等待狀態(tài)。利用上述通信信道上的信號(hào)為緩變的特點(diǎn)，在接收信號(hào)的preamble階段，判斷接收端信道質(zhì)量；在接下來的發(fā)送階段，相適應(yīng)地改變發(fā)送功放的驅(qū)動(dòng)電平。以下一具體實(shí)例來進(jìn)行說明利用preamble信號(hào)判斷接收的信號(hào)質(zhì)量，當(dāng)信號(hào)質(zhì)量較差時(shí)(例如要求信噪比大于6dB，此時(shí)尚未達(dá)到)，那么接收機(jī)將不能正常解調(diào)出有用信號(hào)，可以認(rèn)為有兩種原因一種是對(duì)方接收單元的發(fā)送端信號(hào)不夠強(qiáng)(信道衰減大而導(dǎo)致本地沒有接收到信息)，另一種原因是本地接收單元的發(fā)送端信號(hào)不夠強(qiáng)(信道衰減大導(dǎo)致對(duì)方?jīng)]有接收到信息)；之后，發(fā)送端將增大增益進(jìn)而提高發(fā)送信號(hào)電平，在發(fā)送信號(hào)中也包含需要對(duì)方提高發(fā)送功率的信息。提高發(fā)送信號(hào)電平的預(yù)設(shè)定方法為是以前一個(gè)數(shù)據(jù)包中的preamble信號(hào)所計(jì)算得到的信噪比與目標(biāo)值的差值為準(zhǔn)的，假設(shè)信道最大衰減為40dB，采用BPSK (Binary Phase Shift Keying，二進(jìn)制相移鍵控)調(diào)制方式、誤碼率低于10_5的解調(diào)(無信道編碼)的信噪比SNR門限為6dB，那么，發(fā)送端的信噪比大于 46dB(40dB+6dB)即可。過大的信號(hào)不僅消耗更多的系統(tǒng)功耗，當(dāng)集中器與多表同時(shí)通信時(shí)還會(huì)造成信號(hào)干擾，降低通信成功率。要注意的是，在增益調(diào)整過程中，目標(biāo)值的設(shè)定應(yīng)具有一定的遲滯區(qū)間，例如計(jì)算所得發(fā)送端信噪比需要大于46dB，那么實(shí)際的發(fā)送增益調(diào)整把輸出端信噪比設(shè)定在46dB至52dB，以避免信道噪聲干擾引起的頻繁調(diào)整。本發(fā)明的電力載波通信發(fā)送功率的控制裝置，提供了與信號(hào)耦合電路始終保持連接的接收單元，從而利用了電力線載波通信中半雙工通信的特點(diǎn)，既可以對(duì)發(fā)送信號(hào)的功率電平進(jìn)行檢測(cè)，也可通過所述耦合電路檢測(cè)信道的信噪比，從而據(jù)此進(jìn)行增益調(diào)整，控制發(fā)送信號(hào)的功率電平。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，無需額外增加附加的檢測(cè)電路，具有結(jié)構(gòu)簡單、系統(tǒng)復(fù)雜度較低和成本節(jié)省成本的優(yōu)點(diǎn)。另外，在緩變電力線信道中，對(duì)信號(hào)特性進(jìn)行預(yù)判斷的控制方法，既能夠充分發(fā)揮功放的發(fā)送功率潛力，又能在集中器進(jìn)行多表抄表時(shí)減少表間干擾，提高抄表成功率。再有，功放發(fā)送信號(hào)執(zhí)行動(dòng)態(tài)的控制過程，而非靜態(tài)某一固定電平值，整表具有更好的電磁兼容性能力。上述實(shí)施例僅列示性說明本發(fā)明的原理及功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范圍下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修改。因此，本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，應(yīng)如權(quán)利要求書所列。
權(quán)利要求
1.一種電力載波通信發(fā)送功率的控制裝置，包括可調(diào)增益放大單元、功率放大單元以及信號(hào)耦合電路，其特征在于，還包括與所述信號(hào)耦合電路始終保持連接的接收單元， 用于通過所述耦合電路檢測(cè)信道的信噪比和發(fā)送信號(hào)的功率電平，并將所述信道的信噪比信息反饋至所述可調(diào)增益放大單元，由所述可調(diào)增益放大單元進(jìn)行增益調(diào)整，控制發(fā)送信號(hào)的功率電平。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力載波通信發(fā)送功率的控制裝置，其特征在于，所述信號(hào)耦合電路包括電流耦合線圈，所述電流耦合線圈的初級(jí)的兩端跨接在一對(duì)電力線電纜之間，次級(jí)具有接地端和用于連接于所述接收單元和所述功率放大單元的連接端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力載波通信發(fā)送功率的控制裝置，其特征在于，在所述電流耦合線圈和所述功率放大單元之間還包括耦合電容。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力載波通信發(fā)送功率的控制裝置，其特征在于，所述可調(diào)增益放大單元進(jìn)行增益調(diào)整包括增大增益或減小增益；當(dāng)接收單元檢測(cè)到信道的信噪比下降時(shí)，由所述可調(diào)增益放大單元增大增益；當(dāng)接收單元檢測(cè)到信道的信噪比上升時(shí)，由所述可調(diào)增益放大單元減小增益。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力載波通信發(fā)送功率的控制裝置，其特征在于，所述增益調(diào)整的目標(biāo)值具有遲滯區(qū)間。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電力載波通信發(fā)送功率的控制裝置，包括可調(diào)增益放大單元、功率放大單元、信號(hào)耦合電路、以及與所述信號(hào)耦合電路始終保持連接的接收單元，利用所述接收單元，可以用于通過所述耦合電路檢測(cè)信道的信噪比和發(fā)送信號(hào)的功率電平，并將所述信道的信噪比信息反饋至所述可調(diào)增益放大單元，由所述可調(diào)增益放大單元進(jìn)行增益調(diào)整，控制發(fā)送信號(hào)的功率電平。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的電力載波通信發(fā)送功率的控制裝置，無需額外增加附加的檢測(cè)電路，具有結(jié)構(gòu)簡單、系統(tǒng)復(fù)雜度較低和成本節(jié)省成本的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04B3/56GK102571152SQ20121005440
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月2日
發(fā)明者鄧霜, 馬俠 申請(qǐng)人:鉅泉光電科技(上海)股份有限公司