一种用于ofdm电力线载波通信芯片的增益补偿技术的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明关于电力线载通信技术，尤其是关于电力线通信信号衰减频变补偿方法，具体讲的是一种用于0FDM电力线载波通信芯片的增益补偿技术。
【背景技术】
[0002]电力线载波通信(PLC, Power Line Carrier)是利用电力线传输数据的一种特殊通信方式。与普通专用通信线路不同，电力线作为数据传输媒介时，存在许多不可预料的噪声和干扰；对数字载波通信的影响主要是:信道噪声，信道衰减及多径效应。采用0FDM多载波技术可以有效克服多径效应引起的符号间干扰，对阻抗变化也有良好的解决方案，同时可以有效提高信号传输速率，是一种很有吸引力的电力线载波通信技术。
[0003]0FDM多载波技术的信号具有一定频率带宽，而电力线对于不同的载波频率的衰减是不相同的，一般来讲，载波频率越高，衰减就越严重。电力线的这种特点会影响到0FDM载波通信的信号传输速率与距离。通常，0FDM载波通信的带宽越大，受到的影响也就越大，这样就限制了 0FDM载波通信的速率优势。
[0004]
【发明内容】
本发明公开了一种用于0FDM电力线载波通信芯片的增益补偿技术，针对电力线对信号的信道衰减特性，发明了一种频变增益补偿方法。这种频变增益补偿方法集成在所述0FDM电力线载波通信芯片中，核心电路包括频变增益补偿电路，信号功率检测电路，增益补偿逼近逻辑，同时还需要用到0FDM芯片已有的自动增益放大器，带通滤波器，可控增益放大器，模数转换器。
[0005]进一步地，所述频变增益补偿电路用模拟电路实现，集成于所述0FDM通信芯片接收通路，输入连接0FDM通信芯片的带通滤波器输出端，输出连接0FDM通信芯片的可控增益放大器输入端。频变增益补偿电路是一种受控电路，可根据控制信号产生不同斜率的频变增益补偿曲线。
[0006]进一步地，所述信号功率检测电路用数字电路实现，集成于所述0FDM通信芯片数字电路，输入连接0FDM通信芯片的ADC输入端，输出连接增益补偿逼近逻辑。信号功率检测电路可对通信信号带宽内不同频率的信号功率进行检测，并把检测结果送至增益补偿逼近逻辑。
[0007]进一步地，所述增益补偿逼近逻辑用数字电路实现，集成于所述0FDM通信芯片数字电路，输入连接信号功率检测电路，输出连接频变增益补偿电路的控制端。增益补偿逼近逻辑根据信号功率检测电路的检测结果，控制频变增益补偿电路增益补偿曲线的变化方向，直到得到最为合适的增益补偿效果。
[0008]本发明所述的增益补偿技术，具体工作过程与要求如下:
芯片通信时在有效数据之前发送校准用数据包，校准数据包的信号频率涵盖真个通信频带，且信号功率不随频率变化。校准信号会经过电力线信道的衰减，在接收芯片的前端会呈现出频率越高，信号功率越小的特性。所述信号功率检测电路与增益补偿逼近逻辑会调整频变增益补偿电路的补偿曲线，直到芯片数字电路得到的信号在整个频带内功率相同，此时电路校准完毕，频变增益补偿电路提供了最为合适的补偿曲线，通信性能得到提高。
[0009]
【附图说明】
[0010]图1是本发明所述用于0FDM电力线载波通信芯片的增益补偿技术的系统框图，其中包括了 0FDM通信芯片的接收通路；
图2是电力线通信信道的信号衰减示意图；
图3是本发明所述频变增益补偿器的频变增益补偿曲线；
图4是本发明所述频变增益补偿器的电路实现；
图5是本发明所述频变增益补偿技术的自动校准过程。
[0011]
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做进一步的详细说明。
[0013]本发明所提供的用于0FDM电力线载波通信芯片的增益补偿技术的系统原理图如图1所示，包括增益补偿技术的核心电路模块与0FDM通信芯片的信号接收通路，实际上所述增益补偿技术的核心电路是芯片信号接收通路的一部分，具有相对独立的功能，但是工作过程需要整个接收通路协同工作。
[0014]如图1所示，所述增益补偿技术的核心电路模块包括频变增益补偿器03，信号功率检测电路07，增益补偿逼近逻辑08。所述0FDM通信芯片接收通路的的其他电路包括自动增益放大器(AGC) 01，带通滤波器(BPF) 02，可控增益放大器(PGA) 04，模数转换器(ADC)05，其他数字电路06。
[0015]所述0FDM通信芯片的信号接收过程如下:信号首先进入到AGC中进行预放大，然后送到BPF滤去带外信号，然后送到频变增益补偿器中进行增益补偿，然后送到PGA进行信号放大，然后送到ADC中转换为数字信号，数字信号被送入数字电路中进行各种处理。所述增益补偿技术的校准过程也依赖于上述信号接收过程，不同的是校准时需要根据信号功率检测电路的检测结果，由增益补偿逻辑对频变增益补偿器的补偿曲线进行调整，直到得到最为合适的补偿曲线。
[0016]图2为电力线通信信道对不同频率信号的衰减特性，具有频率越高，信号衰减越大的特性。如图2所示，0FDM通信芯片的信号频率范围是fl至f2，电力线通信信道对频率fl出的衰减为A1，对频率f2处的衰减为A2，其中A1〈A2。一般来讲，为了保证通信的可靠性与稳定性，fl与f2的距离不宜过大，此时电力线信道对fl至f2频率范围内的信号衰减特性近似为线性。这对本发明所设计的频变增益补偿器的补偿曲线特性具有一定的指导意义。
[0017]所述频变增益补偿器的补偿曲线如图3所示。本发明所设计的频变增益补偿器具有可调节的功能，能够提供一族斜率不同的频率补偿曲线。这族补偿曲线有如下特点:在频率fl处具有相同的补偿增益G1，在频率f2处其增益分别为Gl，G2…Gn，并且满足如下两条约束: G1〈G2〈…〈Gn (1)
Gn-G1>A2-Al (2)
约束(1)保证了频变增益增益补偿器可以产生一族不同斜率的增益补偿曲线，第一条补偿曲线的斜率最小为零，即不提供补偿；第η条补偿曲线的斜率最大，能够提供最大的补偿。约束(2)保证了这一族补偿曲线的最大补偿范围大于电力线通信信道对信号的衰减差，从而保证不会出现欠补偿的情况。
[0018]所述频变增益补偿器的电路实现如图4。电路包括两个运算放大器0ΡΑ1与0ΡΑ2，四个电阻Rl，R2，R3，R4，四个电容Cl，C2，C3，C4。其中电阻R3是可调电阻，电容Cl，C2，C3是可调电容。上述0ΡΑ1，Rl，R2，Cl，C2，C3整体组成了斜率可调的补偿曲线产生电路。可调电容Cl，C2, C3用于调整补偿曲线的斜率，即调整G1-Gl(i=2，3…η)的大小。0ΡΑ1，R3，R4，C4共同组成了整体增益调整电路，可变电阻R3用于调整补偿曲线的整体增益水平，即调整G1的大小。通过控制C1，C2，C3与R3，即可实现所述的一族不同斜率的补偿曲线之中的任意一条。
[0019]所述频变增益补偿器的电路的控制信号正是由所述信号功率检测电路与增益补偿逼近逻辑来完成。控制信号的决定过程是一个校准过程，整个过程如图5所示，详细如下:
第一步，芯片接收到校准信号包，开始做校准操作，整个校准过程中芯片能够持续收到校准用0FDM信号。
[0020]第二步，频变增益补偿器默认给出增益补偿曲线G1-G1，即图3所示曲线中，频率fl补偿增益为G1，频率f2补偿增益为G1的曲线。
[0021]第三步，信号功率检测电路检测频率fl、f2处的信号强度S1，S2，并把检测结果送到增益补偿逼近逻辑。
[0022]第四步，增益补偿逼近逻辑判断频变增益补偿曲线的控制信号做如何改变，如果S1>S2，那么增益补偿逼近逻辑给出G1-G2补偿曲线的控制信号。
[0023]第五步，重复第三、四步的过程，直到信号功率检测电路检测到的信号强度Sl，S2相等为止，此时频变增益补偿器的补偿曲线最合适，即完成了校准过程。
[0024]最后应当说明的是:以上实施例近用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种用于OFDM电力线载波通信芯片的增益补偿技术，所述技术包括频变增益补偿电路，信号功率检测电路，增益补偿逼近逻辑，同时还需要用到芯片接收通路的自动增益放大器，带通滤波器，可控增益放大器，模数转换器。2.所述增益补偿技术集成于0FDM芯片的信号接收通路，可以看做0FDM芯片信号接收通路的一部分。3.如权利要求1所述的0FDM电力线载波通信芯片的增益补偿技术，其特征在于，技术的核心为频变增益补偿电路，信号功率检测电路与增益补偿逼近逻辑，所述频变增益补偿电路用于产生不同频变特性的增益补偿曲线；所述信号功率检测电路用于检测不同频率处信号功率的大小，并把检测结果送给增益补偿逼近逻辑；所述增益补偿逼近逻辑，根据从信号功率检测电路得到的检测结果，对频率增益补偿电路进行控制，以调整得到更为合适的增益补偿曲线。4.如权利要求1所述的0FDM电力线载波通信芯片的增益补偿技术，其特征在于，增益补偿曲线的调整过程需要电力线载波通信芯片已经存在的接收通路，包括自动增益放大器，带通滤波器，可控增益放大器，模数转换器。5.如权利要求1所述的0FDM电力线载波芯片的增益补偿技术，其特征在于，频变增益补偿电路用模拟电路实现，电路主要包括运算放大器，电阻，电容，可调电阻，可调电容。6.所述运算放大器，电阻，电容用于产生频变增益补偿曲线；所述可调电阻用于调整频变增益补偿电路的整体增益水平；所述可调电容用于调整增益补偿曲线的斜率。7.如权利要求1所述的0FDM电力线载波芯片的增益补偿技术，其特征在于信号功率检测电路用数字电路实现，信号功率检测电路的输入信号来自电力线载波芯片的模数转换器，信号功率检测电路检测整个信号频带不同频率处的信号功率大小，并将检测结果送至增益补偿逼近逻辑。8.如权利要求1所述的0FDM电力线载波芯片的增益补偿技术，其特征在于增益补偿逼近逻辑用数字电路实现，增益补偿逼近逻辑根据信号功率检测电路的检测结果，做出决定对频变增益补偿电路的增益补偿曲线进行调整，以达到最好的补偿效果。
【专利摘要】本发明公开了一种用于OFDM电力线载波通信芯片的增益补偿技术，该技术主要包括：频变增益补偿电路，信号功率检测电路，增益补偿逼近逻辑，同时还需要用到芯片接收通路的自动增益放大器，带通滤波器，可控增益放大器，模数转换器。该技术主要针对电力线信道对信号的衰减随频率的升高而增大之特性，在芯片的接收通路对信号增益进行补偿，以消除此特性对通信性能的影响。所述频变增益补偿电路用模拟电路实现，可以根据需要产生不同频变特性的增益补偿曲线，所述信号功率检测电路与增益补偿逼近逻辑用数字电路实现，用于控制频变增益补偿电路产生合适的增益补偿曲线。
【IPC分类】H04B3/54, H04L27/26
【公开号】CN105337917
【申请号】CN201410382969
【发明人】李镇海, 范涛
【申请人】南京能瑞自动化设备股份有限公司
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2014年8月6日