專(zhuān)利名稱(chēng)：純洪泛自適應(yīng)低壓電力線(xiàn)載波通信單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力線(xiàn)載波通信裝置，特別是涉及一種純洪泛自適應(yīng)低壓電力線(xiàn)載波通信單元。
背景技術(shù)：
目前，集中式電力線(xiàn)載波通信系統(tǒng)由一定數(shù)量的電力線(xiàn)載波通信單元構(gòu)成，電力線(xiàn)載波通信單元又由電力線(xiàn)載波芯片、信號(hào)發(fā)送回路、信號(hào)接收回路、信號(hào)耦合回路、電源回路構(gòu)成。電力線(xiàn)載波通信單元將數(shù)據(jù)通過(guò)載波調(diào)制后耦合至電力線(xiàn)、將電力線(xiàn)作為介質(zhì)實(shí)現(xiàn)通信，各載波通信單元間通過(guò)組網(wǎng)構(gòu)成完整的通信系統(tǒng)。將電力線(xiàn)作為通信介質(zhì)能充分利用已有線(xiàn)路資源，降低通信系統(tǒng)建設(shè)的成本和施工難度。但是，電力線(xiàn)并非專(zhuān)用的通信信道，其上干擾較大、阻抗時(shí)變性強(qiáng)、信號(hào)難于耦合且衰減較快，給通信造成困難；另外，傳統(tǒng)的電力線(xiàn)載波通信系統(tǒng)多采用路由式組網(wǎng)，需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)的路由拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行手工配置、或花費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行自動(dòng)路由學(xué)習(xí)，這些又增加了系統(tǒng)調(diào)試的復(fù)雜度，降低了電力線(xiàn)載波通信系統(tǒng)的實(shí)用性和通用性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種提高通信成功率、簡(jiǎn)化系統(tǒng)調(diào)試且能夠自行完成組網(wǎng)的純洪泛自適應(yīng)低壓電力線(xiàn)載波通信單元。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種純洪泛自適應(yīng)低壓電力線(xiàn)載波通信單元，含有電力線(xiàn)載波芯片、信號(hào)發(fā)送回路、信號(hào)接收回路、信號(hào)耦合回路和電源回路，所述電力線(xiàn)載波芯片設(shè)置有調(diào)制單元、解調(diào)單元、時(shí)鐘單元、載波偵聽(tīng)單元、組運(yùn)算單元、參數(shù)控制單元、幀處理單元和串行收發(fā)器，上述功能單元通過(guò)片內(nèi)總線(xiàn)互聯(lián)。所述信號(hào)耦合回路在形成信號(hào)通路的同時(shí)、在電氣上將其他電路與電力線(xiàn)隔離開(kāi)、并進(jìn)行必要的保護(hù)；所述時(shí)鐘單元為電力線(xiàn)載波芯片內(nèi)其他單元產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，同時(shí)負(fù)
責(zé)產(chǎn)生載波頻率信號(hào)。所述幀處理單元負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包管理和報(bào)文幀格式處理，由通用處理核心和運(yùn)行其內(nèi)的嵌入式軟件構(gòu)成，當(dāng)報(bào)文數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)需要調(diào)整時(shí)，只需修改嵌入式軟件即可，保證了通用性和靈活性。本發(fā)明的有益效果是
I、本發(fā)明能根據(jù)信道特點(diǎn)動(dòng)態(tài)調(diào)整接收參數(shù)、提高通信成功率，且無(wú)需進(jìn)行路由參數(shù)配置、無(wú)需等待路由學(xué)習(xí)，在正常的數(shù)據(jù)通信過(guò)程中可自行完成組網(wǎng)，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)調(diào)試，提高了實(shí)用性和通用性。2、本發(fā)明采用純洪泛組網(wǎng)，數(shù)據(jù)是擴(kuò)散式傳播，而非精準(zhǔn)路由式轉(zhuǎn)發(fā)，因此無(wú)需對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行配置，減少了人工干預(yù)，增加了對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)變的適應(yīng)能力。3、本發(fā)明信號(hào)接收時(shí)采用自適應(yīng)算法，選取多組接收參數(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行連續(xù)跟蹤解析，每組參數(shù)均能獲得一個(gè)解析結(jié)果和信噪比值，選取信噪比最佳值作為當(dāng)前解析結(jié)果，并根據(jù)各組的信噪比值通過(guò)PID算法動(dòng)態(tài)調(diào)整各組接收參數(shù)，使其始終趨向最佳信噪比對(duì)應(yīng)、的值，從而獲得較好的接收效果，提高了系統(tǒng)的通信成功率。4、本發(fā)明提高了電力線(xiàn)載波通信的可靠性，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)調(diào)試工作，硬件電路簡(jiǎn)單穩(wěn)定，具備較高的實(shí)用性和通用性，其適用范圍廣，易于推廣實(shí)施，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。


圖I為純洪泛自適應(yīng)低壓電力線(xiàn)載波通信單元的總體功能框 圖2為圖I所示純洪泛自適應(yīng)低壓電力線(xiàn)載波通信單元的電路原理 圖3為圖I中電力線(xiàn)載波芯片的功能框圖。
具體實(shí)施例方式 實(shí)施例參見(jiàn)圖I-圖3，圖中，I-電力線(xiàn)載波芯片，2-信號(hào)發(fā)射回路，3-信號(hào)接收回路，4-信號(hào)耦合回路，5-電源回路，6-調(diào)制單元，7-解調(diào)單元，8-時(shí)鐘單元，9-載波偵聽(tīng)單元，10-片內(nèi)總線(xiàn)，11-組運(yùn)算單元，12-參數(shù)控制單元，13-幀處理單元，14-串行收發(fā)器。電力線(xiàn)載波通信單元總體由電力線(xiàn)載波芯片I、信號(hào)發(fā)射回路2、信號(hào)接收回路3、信號(hào)耦合回路4和電源回路5構(gòu)成，而電力線(xiàn)載波芯片I是整個(gè)通信單元的功能核心所在，其內(nèi)部又包含調(diào)制單元6、解調(diào)單元7、時(shí)鐘單元8、載波偵聽(tīng)單元9、組運(yùn)算單元11、參數(shù)控制單元12、幀處理單元13和串行收發(fā)器14，這些功能單元通過(guò)片內(nèi)總線(xiàn)10互聯(lián)。電源回路5為其他電路供電；信號(hào)耦合回路4在形成信號(hào)通路的同時(shí)、在電氣上將其他電路與電力線(xiàn)隔離開(kāi)、并進(jìn)行必要的保護(hù)；時(shí)鐘單元8為電力線(xiàn)載波芯片I內(nèi)其他單元產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，同時(shí)負(fù)責(zé)產(chǎn)生載波頻率信號(hào)；巾貞處理單兀13負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包管理和報(bào)文巾貞格式處理，由通用處理核心和運(yùn)行其內(nèi)的嵌入式軟件構(gòu)成，當(dāng)報(bào)文數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)需要調(diào)整時(shí)，只需修改嵌入式軟件即可，保證了通用性和靈活性。向電力線(xiàn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，要發(fā)送的數(shù)據(jù)由串行收發(fā)器14送入，經(jīng)幀處理單元13處理后，在載波偵聽(tīng)單元9未偵聽(tīng)到載波沖突時(shí)，送入調(diào)制單元6產(chǎn)生調(diào)制后的載波信號(hào)、送出電力線(xiàn)載波芯片1，再由信號(hào)發(fā)射回路2進(jìn)行諧振濾波和功率放大后，通過(guò)信號(hào)耦合回路4耦合發(fā)送至電力線(xiàn)。從電力線(xiàn)接收數(shù)據(jù)時(shí)，要接收的數(shù)據(jù)信號(hào)由信號(hào)耦合回路4輸入，經(jīng)信號(hào)接收回路3進(jìn)行濾波保護(hù)和電平變換后、送入電力線(xiàn)載波芯片1，再由解調(diào)單元7對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)；解調(diào)后的信號(hào)一方面送入載波偵聽(tīng)單元9進(jìn)行載波沖突偵聽(tīng)，另一方面送入組運(yùn)算單元11進(jìn)行解析；組運(yùn)算單元11以多組參數(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行解析，獲取多組解析結(jié)果和信噪比值；多組信噪比值送入?yún)?shù)控制單元12，根據(jù)各組信噪比值通過(guò)PID算法動(dòng)態(tài)調(diào)整組運(yùn)算單元11的各組接收參數(shù)，使其始終趨向最佳信噪比對(duì)應(yīng)的值，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)接收功能；而最佳信噪比值所對(duì)應(yīng)結(jié)果作為當(dāng)前解析結(jié)果，送入幀處理單元13處理獲得接收數(shù)據(jù)，最后由串行收發(fā)器14送出。數(shù)據(jù)接收完成后，幀處理單元13對(duì)收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行進(jìn)一步解析，若其生命周期計(jì)數(shù)不為零，還要將其生命周期計(jì)數(shù)減一后再次執(zhí)行發(fā)送過(guò)程，以實(shí)現(xiàn)通信單元間的組網(wǎng)。各通信單元間采用純洪泛方式進(jìn)行組網(wǎng)，源通信單元向網(wǎng)絡(luò)發(fā)起一個(gè)帶生命周期計(jì)數(shù)的數(shù)據(jù)包，所有能直接收到該數(shù)據(jù)包的通信單元、再次向網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)包，轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)將數(shù)據(jù)包生命周期計(jì)數(shù)值減一，收到轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的通信單元再次執(zhí)行相同的操作，這樣，數(shù)據(jù)包經(jīng)過(guò)多級(jí)轉(zhuǎn)發(fā)，在網(wǎng)絡(luò)中擴(kuò)散傳播，直到其生命周期計(jì)數(shù)值為零。同時(shí)，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)分成若干個(gè)時(shí)間窗進(jìn)行載波偵聽(tīng)和沖突避讓?zhuān)越鉀Q多個(gè)通信單元同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)造成的信道沖突。在該純洪泛組網(wǎng)方式下，由于數(shù)據(jù)是擴(kuò)散式傳播，而非精準(zhǔn)路由式轉(zhuǎn)發(fā)，因此無(wú)需對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行配置或花費(fèi)時(shí)間進(jìn)行路由學(xué)習(xí)，減少了人工干預(yù)，增加了對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)變的適應(yīng)能力，提高了實(shí)用性和通用性。 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)所作的任何簡(jiǎn)單修改，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種純洪泛自適應(yīng)低壓電力線(xiàn)載波通信單元，含有電力線(xiàn)載波芯片、信號(hào)發(fā)送回路、信號(hào)接收回路、信號(hào)耦合回路和電源回路，其特征是所述電力線(xiàn)載波芯片設(shè)置有調(diào)制單元、解調(diào)單元、時(shí)鐘單元、載波偵聽(tīng)單元、組運(yùn)算單元、參數(shù)控制單元、幀處理單元和串行收發(fā)器，上述功能單元通過(guò)片內(nèi)總線(xiàn)互聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的純洪泛自適應(yīng)低壓電力線(xiàn)載波通信單元，其特征是所述信號(hào)耦合回路在形成信號(hào)通路的同時(shí)、在電氣上將其他電路與電力線(xiàn)隔離開(kāi)、并進(jìn)行必要的保護(hù)；所述時(shí)鐘單元為電力線(xiàn)載波芯片內(nèi)其他單元產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，同時(shí)負(fù)責(zé)產(chǎn)生載波頻率信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的純洪泛自適應(yīng)低壓電力線(xiàn)載波通信單元，其特征是所述幀處理單元負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包管理和報(bào)文幀格式處理，由通用處理核心和運(yùn)行其內(nèi)的嵌入式軟件構(gòu)成，當(dāng)報(bào)文數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)需要調(diào)整時(shí)，只需修改嵌入式軟件即可，保證了通用性和靈活性。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種純洪泛自適應(yīng)低壓電力線(xiàn)載波通信單元，它含有電力線(xiàn)載波芯片、信號(hào)發(fā)送回路、信號(hào)接收回路、信號(hào)耦合回路和電源回路，所述電力線(xiàn)載波芯片設(shè)置有調(diào)制單元、解調(diào)單元、時(shí)鐘單元、載波偵聽(tīng)單元、組運(yùn)算單元、參數(shù)控制單元、幀處理單元和串行收發(fā)器，上述功能單元通過(guò)片內(nèi)總線(xiàn)互聯(lián)。本發(fā)明其采用了自適應(yīng)的信號(hào)接收方式和純洪泛的組網(wǎng)方式，提高了電力線(xiàn)載波通信的可靠性，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)調(diào)試工作，硬件電路簡(jiǎn)單穩(wěn)定，具備較高的實(shí)用性和通用性。
文檔編號(hào)H04B3/54GK102752027SQ20121026972
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月1日
發(fā)明者任家順, 宋向東, 宋曉東, 宋繼東, 王保進(jìn) 申請(qǐng)人:鄭州航天賽世特電子有限公司