专利名称：纯洪泛自适应低压电力线载波通信单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电力线载波通信装置，特别是涉及一种纯洪泛自适应低压电力线载波通信单元。
背景技术：
目前，集中式电力线载波通信系统由一定数量的电力线载波通信单元构成，电力线载波通信单元又由电力线载波芯片、信号发送回路、信号接收回路、信号耦合回路、电源回路构成。电力线载波通信单元将数据通过载波调制后耦合至电力线、将电力线作为介质实现通信，各载波通信单元间通过组网构成完整的通信系统。将电力线作为通信介质能充分利用已有线路资源，降低通信系统建设的成本和施工难度。但是，电力线并非专用的通信信道，其上干扰较大、阻抗时变性强、信号难于耦合且衰减较快，给通信造成困难；另外，传统的电力线载波通信系统多采用路由式组网，需要对网络的路由拓扑结构进行手工配置、或花费大量时间进行自动路由学习，这些又增加了系统调试的复杂度，降低了电力线载波通信系统的实用性和通用性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种提高通信成功率、简化系统调试且能够自行完成组网的纯洪泛自适应低压电力线载波通信单元。本发明的技术方案是一种纯洪泛自适应低压电力线载波通信单元，含有电力线载波芯片、信号发送回路、信号接收回路、信号耦合回路和电源回路，所述电力线载波芯片设置有调制单元、解调单元、时钟单元、载波侦听单元、组运算单元、参数控制单元、帧处理单元和串行收发器，上述功能单元通过片内总线互联。所述信号耦合回路在形成信号通路的同时、在电气上将其他电路与电力线隔离开、并进行必要的保护；所述时钟单元为电力线载波芯片内其他单元产生时钟信号，同时负
责产生载波频率信号。所述帧处理单元负责数据包管理和报文帧格式处理，由通用处理核心和运行其内的嵌入式软件构成，当报文数据结构需要调整时，只需修改嵌入式软件即可，保证了通用性和灵活性。本发明的有益效果是
I、本发明能根据信道特点动态调整接收参数、提高通信成功率，且无需进行路由参数配置、无需等待路由学习，在正常的数据通信过程中可自行完成组网，简化了系统调试，提高了实用性和通用性。2、本发明采用纯洪泛组网，数据是扩散式传播，而非精准路由式转发，因此无需对网络拓扑结构进行配置，减少了人工干预，增加了对网络时变的适应能力。3、本发明信号接收时采用自适应算法，选取多组接收参数对信号进行连续跟踪解析，每组参数均能获得一个解析结果和信噪比值，选取信噪比最佳值作为当前解析结果，并根据各组的信噪比值通过PID算法动态调整各组接收参数，使其始终趋向最佳信噪比对应、的值，从而获得较好的接收效果，提高了系统的通信成功率。4、本发明提高了电力线载波通信的可靠性，简化了系统调试工作，硬件电路简单稳定，具备较高的实用性和通用性，其适用范围广，易于推广实施，具有良好的经济效益。
图I为纯洪泛自适应低压电力线载波通信单元的总体功能框 图2为图I所示纯洪泛自适应低压电力线载波通信单元的电路原理 图3为图I中电力线载波芯片的功能框图。
具体实施例方式 实施例参见图I-图3，图中，I-电力线载波芯片，2-信号发射回路，3-信号接收回路，4-信号耦合回路，5-电源回路，6-调制单元，7-解调单元，8-时钟单元，9-载波侦听单元，10-片内总线，11-组运算单元，12-参数控制单元，13-帧处理单元，14-串行收发器。电力线载波通信单元总体由电力线载波芯片I、信号发射回路2、信号接收回路3、信号耦合回路4和电源回路5构成，而电力线载波芯片I是整个通信单元的功能核心所在，其内部又包含调制单元6、解调单元7、时钟单元8、载波侦听单元9、组运算单元11、参数控制单元12、帧处理单元13和串行收发器14，这些功能单元通过片内总线10互联。电源回路5为其他电路供电；信号耦合回路4在形成信号通路的同时、在电气上将其他电路与电力线隔离开、并进行必要的保护；时钟单元8为电力线载波芯片I内其他单元产生时钟信号，同时负责产生载波频率信号；巾贞处理单兀13负责数据包管理和报文巾贞格式处理，由通用处理核心和运行其内的嵌入式软件构成，当报文数据结构需要调整时，只需修改嵌入式软件即可，保证了通用性和灵活性。向电力线发送数据时，要发送的数据由串行收发器14送入，经帧处理单元13处理后，在载波侦听单元9未侦听到载波冲突时，送入调制单元6产生调制后的载波信号、送出电力线载波芯片1，再由信号发射回路2进行谐振滤波和功率放大后，通过信号耦合回路4耦合发送至电力线。从电力线接收数据时，要接收的数据信号由信号耦合回路4输入，经信号接收回路3进行滤波保护和电平变换后、送入电力线载波芯片1，再由解调单元7对信号进行解调；解调后的信号一方面送入载波侦听单元9进行载波冲突侦听，另一方面送入组运算单元11进行解析；组运算单元11以多组参数对信号进行解析，获取多组解析结果和信噪比值；多组信噪比值送入参数控制单元12，根据各组信噪比值通过PID算法动态调整组运算单元11的各组接收参数，使其始终趋向最佳信噪比对应的值，实现自适应接收功能；而最佳信噪比值所对应结果作为当前解析结果，送入帧处理单元13处理获得接收数据，最后由串行收发器14送出。数据接收完成后，帧处理单元13对收到的数据包进行进一步解析，若其生命周期计数不为零，还要将其生命周期计数减一后再次执行发送过程，以实现通信单元间的组网。各通信单元间采用纯洪泛方式进行组网，源通信单元向网络发起一个带生命周期计数的数据包，所有能直接收到该数据包的通信单元、再次向网络中转发该数据包，转发时将数据包生命周期计数值减一，收到转发数据包的通信单元再次执行相同的操作，这样，数据包经过多级转发，在网络中扩散传播，直到其生命周期计数值为零。同时，数据转发时分成若干个时间窗进行载波侦听和冲突避让，以解决多个通信单元同时发送数据时造成的信道冲突。在该纯洪泛组网方式下，由于数据是扩散式传播，而非精准路由式转发，因此无需对网络拓扑结构进行配置或花费时间进行路由学习，减少了人工干预，增加了对网络时变的适应能力，提高了实用性和通用性。 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质所作的任何简单修改，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种纯洪泛自适应低压电力线载波通信单元，含有电力线载波芯片、信号发送回路、信号接收回路、信号耦合回路和电源回路，其特征是所述电力线载波芯片设置有调制单元、解调单元、时钟单元、载波侦听单元、组运算单元、参数控制单元、帧处理单元和串行收发器，上述功能单元通过片内总线互联。
2.根据权利要求I所述的纯洪泛自适应低压电力线载波通信单元，其特征是所述信号耦合回路在形成信号通路的同时、在电气上将其他电路与电力线隔离开、并进行必要的保护；所述时钟单元为电力线载波芯片内其他单元产生时钟信号，同时负责产生载波频率信号。
3.根据权利要求I所述的纯洪泛自适应低压电力线载波通信单元，其特征是所述帧处理单元负责数据包管理和报文帧格式处理，由通用处理核心和运行其内的嵌入式软件构成，当报文数据结构需要调整时，只需修改嵌入式软件即可，保证了通用性和灵活性。
全文摘要
本发明公开了一种纯洪泛自适应低压电力线载波通信单元，它含有电力线载波芯片、信号发送回路、信号接收回路、信号耦合回路和电源回路，所述电力线载波芯片设置有调制单元、解调单元、时钟单元、载波侦听单元、组运算单元、参数控制单元、帧处理单元和串行收发器，上述功能单元通过片内总线互联。本发明其采用了自适应的信号接收方式和纯洪泛的组网方式，提高了电力线载波通信的可靠性，简化了系统调试工作，硬件电路简单稳定，具备较高的实用性和通用性。
文档编号H04B3/54GK102752027SQ20121026972
公开日2012年10月24日 申请日期2012年8月1日 优先权日2012年8月1日
发明者任家顺, 宋向东, 宋晓东, 宋继东, 王保进 申请人:郑州航天赛世特电子有限公司