电力线通信芯片及设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种电力线通信芯片及设备。本实用新型电力线通信芯片，包括：微控制器、编码器、调制器、解码器、解调器、模拟前端、数据恢复器、数据压缩器、数据解压器，微控制器与数据压缩器、数据解压器连接，数据压缩器与编码器连接，编码器与调制器连接，解码器与数据恢复器连接，数据恢复器与解调器连接，模拟前端分别与解调器和调制器连接。本实用新型电力线通信芯片通过采用由编码器、解码器、调制器、解调器、微控制器、模拟前端、数据恢复器、数据压缩器、数据解压器，提高了电力线通信芯片的处理能力，能够高效地解决各种时变干扰情况下传输误码率低的问题，提供了一种高传输有效性的电力线通信芯片。
【专利说明】电力线通信芯片及设备
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力线通信技术，尤其涉及一种电力线通信芯片及设备。
【背景技术】
[0002]电力线通信技术是利用现有的电力线为通信载体，在不需要重新布线的基础上，在现有的电力线上实现信息传输的技术。该技术是将载有信息的高频信号加载于电力线上，然后用电力线进行传输，接收信息的解调器再将信号从杂乱的信息中分离出来，实现信息的传递。但是，电力线通信普遍存在着信号干扰特性复杂的特点，信号衰减强、干扰时变性强。因而，如何保证干扰场景下的传输有效性成为需要解决的问题。
[0003]现有的电力线通信设备一般是选择频移键控(Frequency-shift keying,简称FSK)调制方式中的二进制频移键控(2-Frequency-shift keying,简称2FSK)调制方式或相移键控调制方式中的二相相移键控(Binary Phase Shift Keying，简称BPSK)调制方式进行数据传输，以降低传输误码率，但是，这种方法对于时变干扰或选频干扰等干扰特性比较复杂的电力线通信场景，传输误码率仍然比较高。
实用新型内容
[0004]本实用新型提供一种电力线通信芯片及设备，用于解决现有的电力线通信设备在时变干扰或选频干扰等干扰特性比较复杂的电力线通信场景中传输误码率较高的问题。
[0005]本实用新型的第一方面提供一种电力线通信芯片，包括:微控制器、编码器、调制器、解码器、解调器、模拟前端、数据恢复器、数据压缩器、数据解压器，所述微控制器与所述数据压缩器、所述数据解压器连接，所述数据压缩器与所述编码器连接，所述编码器与所述调制器连接，所述数据解压器与所述解码器连接，所述解码器与所述数据恢复器连接，所述数据恢复器与所述解调器连接，所述模拟前端分别与所述解调器和所述调制器连接。
[0006]结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述编码器包括至少两个编码单元，所述至少两个编码单元分别采用不同的编码方式；所述微控制器用于从所述编码器中选择至少一个编码单元，以使所述至少一个编码单元对所述微控制器发送的数据流进行编码；
[0007]所述解码器包括至少两个解码单元，所述至少两个解码单元分别采用不同的解码方式；所述微控制器还用于从所述解码器中选择至少一个解码单元，以使所述至少一个解码单元对所述解调器发送的数据流进行解码。
[0008]结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述至少两个解码单元的解码方式与所述至少两个编码单元的编码方式一一对应。
[0009]结合第一方面，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述调制器包括至少两个调制单元，所述至少两个调制单元分别采用不同的调制方式；所述微控制器还用于从所述调制器中选择一个调制单元，以使所述一个调制单元对所述编码器编码后的数据流进行调制；[0010]所述解调器包括至少两个解调单元，所述至少两个解调单元分别采用不同的解调方式；所述微控制器还用于从所述解调器中选择一个解调单元，以使所述一个解调单元对接收到的数据流进行解调。
[0011]结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述至少两个调制单元的调制方式与所述至少两个解调单元的解调方式一一对应。
[0012]结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述至少两个调制单元中一个调制单元采用BPSK调制方式；所述调制器还包括与采用BPSK调制方式的调制单元连接的DBPSK编码单元；所述DBPSK编码单元用于，在所述微控制器的控制下，对所述编码器编码后的数据流进行DBPSK编码后发送给所述采用BPSK调制方式的调制单元；
[0013]所述至少两个解调单元中一个解调单元采用BPSK解调方式；所述解调器还包括与采用BPSK解调方式的调制单元连接的DBPSK解码单元；所述DBPSK解码单元用于，在所述微控制器的控制下，对所述采用BPSK解调方式的解调单元解调后的数据流进行DBPSK解码。
[0014]结合第一方面的第五种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述调制器还包括基带处理单元，所述基带处理单元用于对所述微控制器选择的一个调制单元调制前的数据流进行波形优化处理。
[0015]结合第一方面，在第一方面的第七种可能的实现方式中，所述微控制器还用于在所述从所述解码器中选择至少一个解码单元之后，在所述至少一个解码单元中配置门限序列；
[0016]所述至少一个解码单元用于，在解调后的数据流满足所述门限序列后唤醒所述微控制器。
[0017]结合第一方面，在第一方面的第八种可能的实现方式中，还包括:与所述微控制器连接的至少一种外设；
[0018]所述微控制器还用于，关断或使能所述至少一种外设。
[0019]结合第一方面、第一方面的第一种至第八种任一种可能的实现方式，在第一方面的第九种可能的实现方式中，所述模拟前端包括:与所述调制器依次连接的数模转换器、第一功率放大器，与所述解调器依次连接的模数转换器、第二功率放大器。
[0020]本实用新型的第二方面提供一种电力线通信设备，如第一方面中任一所述的芯片，与所述模拟前端连接的外围电路和电力线耦合电路。
[0021]本实施例，所述电力线通信芯片通过采用由硬件实现的编码器、解码器、调制器、解调器、微控制器和模拟前端，提高了电力线通信芯片的处理能力，能够高效地解决各种时变干扰情况下传输误码率低的问题，提供了一种高传输有效性的电力线通信芯片。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1A为本实用新型电力线通信芯片实施例一的结构示意图；
[0023]图1B为图1A所示电力线通信芯片实施例二的结构示意图；
[0024]图1C为图1A所示电力线通信芯片实施例三的结构示意图；
[0025]图1D为图1C所示电力线通信芯片实施例四的结构示意图；[0026]图1E为图1A所示电力线通信芯片实施例五的结构示意图；
[0027]图2为图1A-图1E所示电力线通信芯片结构的传输有效性对比图；
[0028]图3为本实用新型提供的电力线通信设备实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0029]图1A为本实用新型电力线通信芯片实施例一的结构示意图，如图1A所示，本实施例的电力线通信芯片可以包括:微控制器10、编码器11、调制器12、解码器13、解调器14、模拟前端15、数据恢复器16、数据压缩器17、数据解压器18。
[0030]所述微控制器10与所述数据压缩器17、所述数据解压器18连接，所述数据压缩器17与所述编码器11连接，所述编码器11与所述调制器12连接，所述数据解压器18与所述解码器13连接，所述解码器13与所述数据恢复器16连接，所述数据恢复器16与所述解调器14连接，所述模拟前端15分别与所述调制器12和所述解调器14连接。
[0031]其中，所述编码器11和所述解码器13通过硬件实现，所述编码器11可以采用里德-所罗门码编码方式和卷积码编码方式或扩频码编码方式，所述解码器13可以采用与所述编码器11对应的解码方式，如里德-所罗门码解码方式和卷积码解码方式或扩频码解码方式，所述编码器11和所述解码器13在所述微控制器10的控制下在分别在发送数据时和接收数据时进行工作。所述数据压缩器17可以对所述微控制器10产生的数据进行压缩，以简短数据流的长度，相应地，所述数据解压器18进行对应的解压缩，以还原数据。所述数据恢复器16可以对所述解调器14解调后的数据进行处理，消除抖动，以减小误差，提高数据解码成功率和数据还原成功率。
[0032]本实施例电力线通信芯片通过采用编码器、解码器、调制器、解调器、微控制器、模拟前端、数据恢复器、数据压缩器和数据解压器，提高了电力线通信芯片的处理能力，能够高效地解决各种时变干扰情况下传输误码率低的问题，提供了一种高传输有效性的电力线通信芯片。
[0033]图1B为图1A所示电力线通信芯片实施例二的结构示意图。
[0034]进一步地，如图1B所示，所述编码器11可以包括至少两个编码单元，如图1B中所示的编码单元111和编码单元112，所述至少两个编码单元分别采用不同的编码方式；所述微控制器10用于从所述编码器11中选择至少一个编码单元，以使所述至少一个编码单元对所述微控制器10发送的数据流进行编码；
[0035]相应的，所述解码器13也可以包括至少两个解码单元，所述至少两个解码单元分别采用不同的解码方式；所述微控制器10还用于从所述解码器13中选择至少一个解码单元，以使所述至少一个解码单元对所述解调器14发送的数据流进行解码。
[0036]其中，所述编码单兀111、112可以米用里德-所罗门码(Reed-Solomon、简称R-S码)编码方式、卷积码编码方式、扩频码编码方式，所述解码单元131、132可以采用R-S码解码方式、维特比解码方法、扩频码解码方式。
[0037]进一步地，所述至少两个解码单元的解码方式与所述至少两个编码单元的编码方式一一对应。这是因为，电力线通信过程中，发送端和接收端需要采用相对应的编码方式和解码方式，举例来说，若所述编码器11的编码单元111采用R-S码编码方式，编码单元112采用卷积码编码方式时，所述解码器13的解码单元131可以采用R-S码解码方式，解码单元132可以采用维特比解码方式并且解码的顺序与编码的顺序刚好是逆序关系，即后进行的编码方式先进行解码，以此支持所述电力线通信芯片在电力线通信的过程中作为发送端进行编码时和作为接收端进行解码时，可以使用相同的编码方式。
[0038]可选地，在调测过程中，作为发送端时所述微控制器10也可以不选择任一编码单元进行编码，即不对数据流进行任何方式的编码，仅进行调制，类似地，作为接收端时所述微控制器10也可以不选择任一解码单元进行解码。
[0039]图1C为图1A所示电力线通信芯片实施例三的结构示意图。
[0040]可选地，如图1C所示，所述调制器12包括至少两个调制单元，所述至少两个调制单元分别采用不同的调制方式；所述微控制器10还用于从所述调制器中选择一个调制单元，以使所述一个调制单元对所述编码器11编码后的数据流进行调制；
[0041]所述解调器14包括至少两个解调单元，所述至少两个解调单元分别采用不同的解调方式；所述微控制器10还用于从所述解调器14中选择一个解调单元，以使所述一个解调单元对接收到的数据流进行解调。
[0042]其中，所述调制单元121、122可以分别采用2FSK调制方式、BPSK调制方式，所述解调单元141、142可以分别采用2FSK解调方式和BPSK解调方式。
[0043]进一步地，所述至少两个调制单元的调制方式与所述至少两个解调单元的解调方式一一对应。举例来说，若所述调制器12单元的调制单元121采用2FSK调制方式，调制单元122采用BPSK调制方式时，所述解调器14的解调单元141可以采用2FSK解调方式，解调单元142可以采用BPSK解调方式，以此支持所述电力线通信芯片在电力线通信的过程中作为发送端进行调制时和作为接收端进行解调时，可以使用相对应的调制方式和解调方式。
[0044]图1D为图1C所示电力线通信芯片实施例四的结构示意图。
[0045]进一步地,如图1D所示,所述至少两个调制单元中一个调制单元采用BPSK调制方式；所述调制器12还包括与采用BPSK调制方式的调制单元连接的差分二相相移键控(Differential Binary Phase Shift Keying,简称 DBPSK)编码单兀 120 ;所述 DBPSK 编码单元120用于，在所述微控制器10的控制下，对所述编码器11编码后的数据流进行DBPSK编码后发送给所述采用BPSK调制方式的调制单元；
[0046]所述至少两个解调单元中一个解调单元采用BPSK解调方式；所述解调器14还包括与采用BPSK解调方式的调制单元连接的DBPSK解码单元140 ;所述DBPSK解码单元140用于，在所述微控制器10的控制下，对所述采用BPSK解调方式的解调单元解调后的数据流进行DBPSK解码。
[0047]举例来说，所述调制器12的调制单元121可以采用2FSK调制方式，调制单元122可以采用BPSK调制方式，所述DBPSK编码单元120位于所述采用BPSK调制方式的调制单元122靠近所述编码器11的一侧，所述微控制器10控制所述调制器12进行DBPSK方式调制时，所述编码器11编码后的数据流先进入DBPSK编码单元120，再进入采用BPSK调制方式的调制单元122，以完成DBPSK方式的调制。对应的，所述解调器14的解调单元141可以采用2FSK解调方式，解调单元142可以采用BPSK解调方式，所述DBPSK解码单元140位于所述采用BPSK解调方式的解调单元142靠近所述解码器13的一侧，所述微控制器10控制所述解调器14进行DBPSK方式解调时，所述模拟前端15接收的数据流先进入采用BPSK调制方式的调制单元142，再进入DBPSK解码单元140解码，以完成DBPSK方式的解调。[0048]在采用BPSK调制方式的调制单元前增加DBPSK编码单元以及在采用BPSK解调方式的解调单元后增加DBPSK解码单元，可以实现DBPSK方式的调制与解调功能，所述DBPSK调制方式还可以避免BPSK的相位模糊和相位变化干扰问题，提升传输有效性。
[0049]可选地，图1C-图1D所示的电力线通信芯片中所述调制器12还可以包括:基带调制单元123，所述基带调制单元123位于所述至少两个调制单元靠近所述编码器11的一侧，所述基带调制单元123用于对所述微控制器10选择的一个调制单元调制前的数据流进行波形优化处理。所述基带调制单元123用于消除电力线通信的斜波干扰。
[0050]可选的，图1C-图1D所示的电力线通信芯片中所述编码器11和所述解码器13可以采用图1B所示的编码器和解码器的结构。
[0051]可选地，图1A-图1D所示的电力线通信芯片中所述模拟前端15可以包括:与所述调制器12依次连接的数模转换器(Digital to Analog Converter,简称DAC)、第一功率放大器，与所述解调器13依次连接的模数转换器(Analog to Digital Converter,简称ADC)、第二功率放大器。所述第一功率放大器可以是一般的功率放大器(Power Amplifier，简称PA),优选地,所述第二功率放大器可以是可编程增益放大器(Progra_able Gain
[0052]Amplifier,简称 PGA)。
[0053]通过提供任选多种调制方式和多种编码方式组合，实现可优选调制方式和编码方式组合下的数据发送和接收，解决时变干扰情况下传输误码率低的问题，提供了一种高传输有效性的电力线通信设备。
[0054]可选地，图1A-图1D所示的电力线通信芯片中所述微控制器10还用于在所述从所述解码器13中选择至少一个解码单元之后，在所述至少一个解码单元中配置门限序列；
[0055]所述至少一个解码单元用于，在解调后的数据流满足所述门限序列后唤醒所述微控制器10。
[0056]举例来说，当电力线通信采用扩频码编码方式，所述微控制器10可以选择所述采用扩频码解码方式的解码单元进行扩频码解码，并在所述解码单元配置所述门限序列，所述门限序列可以是本次电力线通信使用的扩频码。可选地，当电力线通信采用其他编码方式时，也可以在其他的编码单元中设置所述门限序列。可选地，所述门限序列也可以是发送端预先告知的其他序列。
[0057]在配置所述门限序列之后，发送端和接收端的电力线通信芯片以协商的本次电力线通信采用的编码方式和调制方式进行数据传输后，可根据预设的条件，例如一段时间没有数据传输，将电力线通信芯片的微控制器10设置为休眠状态，以降低功耗，当其中一端的电力线通信芯片收到数据时，数据流经过解调器14解调后，经过数据恢复器16发送到解码器13，所述解码器13的解码单元将解调后的数据流与所述门限序列进行比较，如果匹配，则唤醒所述微控制器10。
[0058]可选地，图1A-图1D所示的所述电力线通信芯片还可以包括:与所述微控制器10连接的至少一种外设19 ；
[0059]所述微控制器10还用于，关断或使能所述至少一种外设。
[0060]可选地,所述外设19可以包括通用异步收发传输器(Universal asynchronousreceiver and transmitter,简称 UART)、定时器(Timer)、串行外设接口(Serialperipheral interface,简称 SPI)、看门狗(Watch Dog Timer,简称 WDT)、通用输入 / 输出(General Purpose Input Output,简称 GPIO)、过零脉冲(Zero cross pulse,简称 ZCP)。
[0061]其中，所述UART可以提供通讯接口，例如，UART可用于电力线通信芯片的上层应用指示所述微控制器10配置所述编码器11和所述调制器12分别采用的编码方式和调制方式，以及所述解码器13和所述解调器14分别采用的解码方式和解调方式。可选的，UART可以有多个，例如，UART1&2。所述UART还可以用于从电力线通信芯片的上层应用获取待发送的数据，以及向电力线通信芯片的上层应用发送经过解调和解码处理的数据。进一步地，所述UART还可以进行红外通信。
[0062]所述ZCP可以用于提供过零脉冲信号，用于提供最小干扰信号源。
[0063]所述Timer还用于依据电力线通信芯片的上层应用的指示控制所述微控制器10执行上层应用指示的时间，Timer可以有多个，例如，Timerl&2。
[0064]所述WDT用于防止所述微控制器10程序出现死循环，在微控制器10程序死循环时复位微控制器10，所述WDT还可以用于捕捉外部出现的变化，通知所述微控制器，WDT的应用原理为本领域技术人员公知的技术，此处不再赘述。
[0065]通常，所述微控制器10还与集成只读存储器(Integrated read-only memory,简称 IR0M)、集成随机存储器(Integrated random access memory,简称 IRAM)相连，IROM 通常写入一些预设的程序，所述IRAM可用于记录本次接收数据的误码率、传输效率、信噪比等参数。
[0066]图1E为图1A所示电力线通信芯片实施例五的结构示意图。
[0067]如图1E所示，本实施例的电力线芯片可以包括上述实施例的全部或部分芯片结构。例如，所述电力线通信芯片可以包括:包含至少两种编码单元和解码单元的编码器11和解码器13、包含至少两种调制单元和解调单元的调制器12和解调器14，所述调制器12及所述解调器14还分别包括:支持DBPSK调制方式的DBPSK编码单元120和支持DBPSK解调方式的DBPSK解码单元140，所述解码器11还包括:支持设置微控制器休眠唤醒序列的解码单元，所述调制器12还可以包括基带调制单元123。
[0068]举例来说，本实施例的电力线通信芯片中，微控制器10可以为安谋国际科技股份有限公司(Advanced RISC Machines,简称 ARM 公司)的 cortex_m0 处理器(cortex_m0 处理器是ARM公司生产的一款嵌入式处理器)，编码器11可以包括采用R-S码编码方式的编码单元111、采用卷积码编码方式的编码单元112、采用扩频码编码方式的编码单元113，调制器12可以包括采用FSK调制方式的调制单元121、采用BPSK调制方式的调制单元122、DBPSK编码单元120，基带调制单元123，解码器13可以包括采用R-S码解码方式的解码单元131、采用维特比解码方式的解码单元132、采用解扩频码方式的解码单元133，解调器14可以包括采用FSK解调方式的解调单元141，采用BPSK解调方式的解调单元142，DBPSK解码单元140，模拟前端15可以包括DAC、PA、ADC和PGA，数据恢复器16可以为采用过采样法的时钟数据恢复器(Clock Data Recovery，简称 CDR)，外设 19 可以包括 UARTl&2、Timerl&2&3、SP1、WDT、ZCP、GP10，通常地，还包括与所述微控制器配合使用的IR0M、IRAM。
[0069]下面具体说明本实用新型提供的电力线通信芯片的几种典型结构应用方法:
[0070]图1A所示电力线通信芯片的应用方法包括，所述电力线通信芯片作为发送端发送数据时，所述微控制器10指示所述编码器11对所述经过所述数据压缩器17压缩后的数据进行高速硬件编码，如扩频码编码方式，所述编码器11将编码后的数据发送给所述调制器12进行调制，如BPSK调制方式，所述调制器12将经过调制后的数据发送给所述模拟前端15，由所述模拟前端将调制后的数据通过电力线通信网络发送出去。类似地，所述电力线通信芯片作为接收端接收数据时，所述模拟前端15从电力线通信网络中接收数据，将所述接收到的数据发送给所述解调器14进行解调，所述解调器14采用的解调方式与所述调制器12的调制方式对应，如BPSK解调方式与BPSK调制方式相对应，所述解调器14将解调后的数据发送给所述数据恢复器16，消除数据抖动，所述数据恢复器16将恢复后的数据发送给所述解码器13，所述解码器13采用的解码方式与所述编码器11的编码方式对应，如扩频码解码方式与扩频码编码方式相对应，所述解码器13将解码后的数据发送给所述数据解压器18进行解压还原，所述数据解压器将解压还原后的数据发送给所述微控制器10进行处理。
[0071]图1B与图1A所示电力线通信芯片的应用方法不同的是，包括:所述微控制10指示所述编码器11进行编码时可以选择多种编码方式中的一种或多种进行编码，例如R-S码编码方式和卷积码编码方式，所述编码器11根据所述控制器10的指示完成编码后将编码后的数据发送给所述调制器，类似地，所述电力线通信芯片作为接收端接收数据时，所述微控制器10指示所述解码器13采用与所述编码器11对应的解码方式进行解码，如卷积码解码方式和R-S码解码方式，编码的顺序与解码的顺序相对应。
[0072]图2为图1A-图1E所示电力线通信芯片结构的传输有效性对比图。
[0073]以BPSK调制方式的电力线通信为例，对比不进行编码和采用不同编码方式和扩频码序列进行编码的仿真测试结果，相比不进行编码的情况，经过各种编码处理的电力线通信的传输有效性均得到不同程度的提高。
[0074]仿真测试米用的是9.6kbps码兀速率和闻斯白噪声/[目道,如图2所不,横坐标是/[目噪比，纵坐标是误码率。其中，最右侧标记“BPSK”的曲线为BPSK调制方式下没有使用编码器的仿真结果；标记“RS+CC”的曲线为BPSK调制方式下，采用R-S码编码方式和卷积码编码方式，并且解码器中采用R-S码解码方式和维特比解码方式的仿真结果；其余标记包含“M=”的曲线，为BPSK调制方式下仅使用扩频码编码方式且采用不同的扩频码长度进行扩频码编码，并使用相关运算单元213解扩频码的仿真结果，M是扩频码长度。
[0075]仿真结果表明，R-S码编码方式与卷积码编码方式、扩频码编码方式都能带来传输有效性增益，优选地，兼顾微控制器10性能因素，扩频码长度M=63时解调性能最佳，R-S码和卷积码编码与扩频码解调性能相比，在0.1%误码率条件下，性能和M=7接近。
[0076]图1C与图1A所示电力线通信芯片的应用方法不同的是，包括:所述微控制10指示所述调制器12进行调制时可以选择多种调制方式中的一种调制方式进行调制，例如BPSK调制方式，所述调制器12根据所述控制器10的指示完成调制后将调制后的数据发送给所述模拟前端15，类似地，所述电力线通信芯片作为接收端接收数据时，所述微控制器10指示所述解调器14采用与所述调制器12对应的解调方式进行解调，如BPSK解调方式。
[0077]图1D与图1C所示电力线通信芯片的应用方法不同的是，包括:所述微控制10指示所述调制器12进行调制时可以选择多种调制方式中的DBPSK调制方式进行调制，即先采用DBPSK编码方式进行DBPSK编码，再采用BPSK调制方式调制，所述调制器12根据所述控制器的指示完成调制后将调制后的数据发送给所述模拟前端15，类似地，所述电力线通信芯片作为接收端接收数据时，所述微控制器10指示所述解调器14采用与所述调制器12对应的解调方式进行解调，即先采用BPSK解调方式解调，再采用DBPSK解码方式进行解码。
[0078]可选地，图1A、图1C和图1D所示的电力线通信芯片中，若所述调制器12还包括支持波形优化的基带调制单元123，则在图1A、图1C所示的电力线通信芯片的应用方式的基础上，还可以包括:所述调制器12将所述编码器11编码后的数据先经过基带调制单元123的波形优化处理后，再进入所述微控制器10指定的调制方式的调制单元进行调制。特别地，对于图1D所示的电力线通信芯片，即所述调制器12还包括DBPSK编码单元，则所述调制器12将所述编码器11编码后的数据先经过DBPSK编码单元120编码后，再进入基带调制单元123的波形优化处理，后面处理与图1A和图1C所示电力线通信芯片的应用方式相同，此处不再赘述。
[0079]可选地，图1A-图1D所示的电力线通信芯片中，若所述解码器13还包括支持设置微控制器休眠唤醒的门限序列的解码单元，则在图1A-图1D所示电力线通信芯片的应用方式的基础上，还可以包括:所述微控制器10预先配置所述解码器13采用的解码方式对应的解码单元中的休眠唤醒的门限序列，例如可采用扩频码解码方式，并且使用扩频码的码字作为休眠唤醒的门限序列。可选的，所述微控制器10可以在所述解码器13中任意解码单元配置所述微控制器的休眠唤醒的门限序列。在电力线通信过程中，若所述微控制器10经过预设的时间没有发送或者接收数据，则将自身进入休眠状态，此时，若所述模拟前端15接收到数据，经过所述解调器14解调和所述数据恢复器16进行数据恢复后，发送给所述解码器13进行解码，所述解码器13可以先判断所述解调后的数据是否与所述微控制器的门限序列匹配，若匹配，则唤醒所述微控制10进入工作状态，同时继续进行解码，并将解码后的数据发送给所述微控制器10。可选地，还可以配置门限序列的匹配度，例如，相似度80%。
[0080]通过所述电力线通信芯片采用解码单元配置微控制器的休眠唤醒匹配条件的方式，可以降低所述电力线通信芯片的功耗。
[0081]可选地，图1A-图1D所示的电力线通信芯片中，若所述电力线通信芯片中还包括与所述微控制器10相连的所述外设19，则在图1A-图1D所示的电力线通信芯片的应用方式的基础上，还可以包括:所述微控制器10根据由所述外设19预先发送的电力线通信程序，或者所述外设19发送的程序启动或停止信号，进行电力线通信和电力线通信方式调试。
[0082]图1E所示电力线通信芯片的应用方法非常灵活，在电力线通信前的调试过程中，采用本实施例提供的电力线通信芯片，可使用不同的通信方式进行通讯测试，以判断该信道最合适的通讯方式。所述最合适的通讯方式考虑的因素可以包括通信的频点、频段、调制方式、编码方式等。
[0083]具体实施步骤如下:
[0084]第一步:发送端电力线通信芯片根据预设的通讯测试程序，依次使用不同的调制方式发送相同的同步测试数据。
[0085]其中，发送端电力线通信芯片的微控制器可以通过外设或IROM获取通讯测试程序。所述同步测试数据包括同步头和测试数据，同步头由若干帧数据组成。所述预设的通讯测试程序包括:设置发送同步测试数据所采用的调制方式以及调试方式的顺序。每一轮电力线通信只采用一种调制方式，所述程序可以使所述发送端电力线通信芯片依次使用发送端电力线通信芯片支持的调制方式发送同步测试数据。例如，先使用FSK调制方式发送测试同步头和测试数据，然后使用BPSK调制方式发送测试同步头和测试数据，最后使用DBPSK调制方式发送测试同步头和测试数据。
[0086]可选地，发送端电力线通信芯片还可以根据预设的通讯测试程序，依次使用不同的调制方式与一种或多种编码方式的组合发送相同的同步测试数据。其中，所述同步头不经过编码处理。所述调制方式和编码方式的组合，可以为BPSK调制方式与R-S码编码方式和卷积码编码方式的组合或BPSK调制方式与扩频码编码方式的组合等。可选的，所述通讯测试程序可以在优选最适合的调制方式后再进行最优的编码方式的优选测试。
[0087]第二步:接收端电力线通信芯片根据预设的通讯测试程序，以收到同步头做为触发条件，以不同的解调方式解调同步测试数据，以确定当前电力线通信最适合的调制方式。类似地，接收端电力线通信芯片的微控制器也可以通过外设获取同步头测试通讯程序并保存在IROM中，接收端电力线通信芯片与发送端电力线通信芯片每次数据发送的同步关系均由所述通讯测试程序保证。可选地，也可以采用接收窗口接收同步测试数据，接收端只需在一段时间内等待接收数据，不需进行与接收端的准确同步。可选的，接收端电力线通信芯片可以根据所述通讯测试程序的设定的判断准则，确定最适合的调制方式和/或最适合的调制方式与编码方式的组合。可选的，所述通讯测试程序可以在优选最适合的调制方式后再进行最优的编码方式的优选测试。
[0088]具体地，评定所述最适合的调制方式包括:
[0089]所述微控制器根据所述预设的通讯测试程序设置的顺序，依次选择接收端电力线通信芯片支持的解调方式中的一种，对测试同步头中的一帧数据进行解调，例如2FSK解调方式、BPSK解调方式、DBPSK解调方式；分析并记录每种解调方式下同步头解调的正确率；选择正确度最高的解调方式对同步测试数据的测试数据进行解调；分析并记录每种解调方式下测试数据解调的正确率；接收端电力线通信芯片的微控制器根据预设的通讯测试程序的评价标准，选择最适合的通讯方式，并发送给发送端的电力线通信芯片。
[0090]其中，接收端电力线芯片的解调器只需对测试同步头中的一帧数据进行解调，而不需对全部测试同步头数据帧进行解调。
[0091]可选地，记录的方式可以由用户自行定义，例如，可将记录数据保存至内嵌在所述电力线通信芯片中的静态随机存储器(Static RAM，简称SRAM)，所述SRAM是所述电力线通信芯片中与所述微控制器配合使用的IRAM的一种形式，或者，所述数据也可以通过外设提供的通讯方式储存到外接的存储单元。
[0092]可选地，接收端电力线通信芯片还可以根据预设的通讯测试程序，分析并记录每种解调方式下解调同步测试数据的性能，以确定解调性能最优的解调方式。
[0093]可选地，接收端电力线通信芯片可以根据预设的通讯测试程序，分析并记录每种解调方式和一种或多种解码方式组合下传输测试数据的正确度，以确定正确率最优的解码方式和解调方式的组合。
[0094]其中，对编码方式的分析只基于测试数据部分的正确度的判断，所述解调方式和一种或多种解码方式的组合可以为，BPSK解调方式与R-S码解码方式和卷积码解码方式的
组合等。
[0095]可选地，接收端电力线通信芯片还可以根据预设的通讯测试程序，分析并记录每种编码方式和调制方式的组合下解调和解码同步测试数据的性能，以确定性能最优的解码方式和解调方式的组合。
[0096]第三步:发送端电力线通信芯片的微控制器可以根据接收端电力线通信芯片发送的信息以及预设的通讯测试程序的最适合通讯方式的选择规则，选择合适通讯方式。
[0097]其中，所述通讯测试程序可以根据接收端接收的数据的正确率选择最合适的通讯方式。
[0098]可选地，还可以优选编解码方式和调制解调方式的组合。
[0099]可选地，经过测试的各种编解码方式、调制解调方式的优选方式，可以是发送端的电力线通信芯片与接收端的电力线通信芯片根据预先设置的协商规则进行协商，例如，通过上层应用之间协商确定或者双向测试后优选。
[0100]通过优选调制方式和编码方式的组合，可以在传输有效性和芯片性能之间寻找平衡点，以最适合的通讯方式进行电力线通信。
[0101]图3为本实用新型提供的电力线通信设备实施例的结构示意图，如图3所示，本实施例的设备包括:电力线通信芯片I和与所述模拟前端15连接的外围电路2和电力线耦合电路3。其中，所述电力线通信芯片可以采用图1A-图1E任一电力线通信芯片实施例的结构，相应地，所述电力线通信设备的实现原理、应用场景和技术效果与图1A-图1E所示电力线通信芯片类似，此处不再赘述。
[0102]本领域普通技术人员可以理解:实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括:R0M、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0103]最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
【权利要求】
1.一种电力线通信芯片，其特征在于，包括:微控制器、编码器、调制器、解码器、解调器、模拟前端、数据恢复器、数据压缩器、数据解压器，所述微控制器与所述数据压缩器、所述数据解压器连接，所述数据压缩器与所述编码器连接，所述编码器与所述调制器连接，所述数据解压器与所述解码器连接，所述解码器与所述数据恢复器连接，所述数据恢复器与所述解调器连接，所述模拟前端分别与所述解调器和所述调制器连接。
2.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于， 所述编码器包括至少两个编码单元，所述至少两个编码单元分别采用不同的编码方式；所述微控制器用于从所述编码器中选择至少一个编码单元，以使所述至少一个编码单元对所述微控制器发送的数据流进行编码； 所述解码器包括至少两个解码单元，所述至少两个解码单元分别采用不同的解码方式；所述微控制器还用于从所述解码器中选择至少一个解码单元，以使所述至少一个解码单元对所述解调器发送的数据流进行解码。
3.根据权利要求2所述的芯片，其特征在于，所述至少两个解码单元的解码方式与所述至少两个编码单元的编码方式一一对应。
4.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述调制器包括至少两个调制单元，所述至少两个调制单元分别采用不同的调制方式；所述微控制器还用于从所述调制器中选择一个调制单元，以使所述一个调制单元对所述编码器编码后的数据流进行调制； 所述解调器包括至少两个解调单元，所述至少两个解调单元分别采用不同的解调方式；所述微控制器还用于从所述解调器中选择一个解调单元，以使所述一个解调单元对接收到的数据流进行解调。
5.根据权利要求4所述的芯片，其特征在于，所述至少两个调制单元的调制方式与所述至少两个解调单元的解调方式一一对应。
6.根据权利要求5所述的芯片，其特征在于，所述至少两个调制单元中一个调制单元采用BPSK调制方式；所述调制器还包括与采用BPSK调制方式的调制单元连接的DBPSK编码单元；所述DBPSK编码单元用于，在所述微控制器的控制下，对所述编码器编码后的数据流进行DBPSK编码后发送给所述采用BPSK调制方式的调制单元； 所述至少两个解调单元中一个解调单元采用BPSK解调方式；所述解调器还包括与采用BPSK解调方式的调制单元连接的DBPSK解码单元；所述DBPSK解码单元用于，在所述微控制器的控制下，对所述采用BPSK解调方式的解调单元解调后的数据流进行DBPSK解码。
7.根据权利要求5或6所述的芯片，其特征在于，所述调制器还包括基带处理单元，所述基带处理单元用于对所述微控制器选择的一个调制单元调制前的数据流进行波形优化处理。
8.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述微控制器还用于在所述从所述解码器中选择至少一个解码单元之后，在所述至少一个解码单元中配置门限序列； 所述至少一个解码单元用于，在解调后的数据流满足所述门限序列后唤醒所述微控制器。
9.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，还包括:与所述微控制器连接的至少一种外设； 所述微控制器还用于，关断或使能所述至少一种外设。
10.根据权利要求1-9中任一所述的芯片，其特征在于，所述模拟前端包括:与所述调制器依次连接的数模转换器、第一功率放大器，与所述解调器依次连接的模数转换器、第二功率放大器。
11.一种电力线通信设备，其特征在于，包括:如权利要求1-10中任一所述的芯片，与所述模拟前端连接的外围电路和电力线耦合电路。
【文档编号】H04B3/54GK203788280SQ201420160880
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年4月3日 优先权日:2014年4月3日
【发明者】张伟, 陈光胜, 谷志坤, 潘松, 金江晓 申请人:上海海尔集成电路有限公司