電力線通信芯片及設備的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種電力線通信芯片及設備。本實用新型電力線通信芯片，包括：微控制器、編碼器、調制器、解碼器、解調器、模擬前端、數據恢復器、數據壓縮器、數據解壓器，微控制器與數據壓縮器、數據解壓器連接，數據壓縮器與編碼器連接，編碼器與調制器連接，解碼器與數據恢復器連接，數據恢復器與解調器連接，模擬前端分別與解調器和調制器連接。本實用新型電力線通信芯片通過采用由編碼器、解碼器、調制器、解調器、微控制器、模擬前端、數據恢復器、數據壓縮器、數據解壓器，提高了電力線通信芯片的處理能力，能夠高效地解決各種時變干擾情況下傳輸誤碼率低的問題，提供了一種高傳輸有效性的電力線通信芯片。
【專利說明】電力線通信芯片及設備
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電力線通信技術，尤其涉及一種電力線通信芯片及設備。
【背景技術】
[0002]電力線通信技術是利用現有的電力線為通信載體，在不需要重新布線的基礎上，在現有的電力線上實現信息傳輸的技術。該技術是將載有信息的高頻信號加載于電力線上，然后用電力線進行傳輸，接收信息的解調器再將信號從雜亂的信息中分離出來，實現信息的傳遞。但是，電力線通信普遍存在著信號干擾特性復雜的特點，信號衰減強、干擾時變性強。因而，如何保證干擾場景下的傳輸有效性成為需要解決的問題。
[0003]現有的電力線通信設備一般是選擇頻移鍵控(Frequency-shift keying,簡稱FSK)調制方式中的二進制頻移鍵控(2-Frequency-shift keying,簡稱2FSK)調制方式或相移鍵控調制方式中的二相相移鍵控(Binary Phase Shift Keying，簡稱BPSK)調制方式進行數據傳輸，以降低傳輸誤碼率，但是，這種方法對于時變干擾或選頻干擾等干擾特性比較復雜的電力線通信場景，傳輸誤碼率仍然比較高。
實用新型內容
[0004]本實用新型提供一種電力線通信芯片及設備，用于解決現有的電力線通信設備在時變干擾或選頻干擾等干擾特性比較復雜的電力線通信場景中傳輸誤碼率較高的問題。
[0005]本實用新型的第一方面提供一種電力線通信芯片，包括:微控制器、編碼器、調制器、解碼器、解調器、模擬前端、數據恢復器、數據壓縮器、數據解壓器，所述微控制器與所述數據壓縮器、所述數據解壓器連接，所述數據壓縮器與所述編碼器連接，所述編碼器與所述調制器連接，所述數據解壓器與所述解碼器連接，所述解碼器與所述數據恢復器連接，所述數據恢復器與所述解調器連接，所述模擬前端分別與所述解調器和所述調制器連接。
[0006]結合第一方面，在第一方面的第一種可能的實現方式中，所述編碼器包括至少兩個編碼單元，所述至少兩個編碼單元分別采用不同的編碼方式；所述微控制器用于從所述編碼器中選擇至少一個編碼單元，以使所述至少一個編碼單元對所述微控制器發送的數據流進行編碼；
[0007]所述解碼器包括至少兩個解碼單元，所述至少兩個解碼單元分別采用不同的解碼方式；所述微控制器還用于從所述解碼器中選擇至少一個解碼單元，以使所述至少一個解碼單元對所述解調器發送的數據流進行解碼。
[0008]結合第一方面的第一種可能的實現方式，在第一方面的第二種可能的實現方式中，所述至少兩個解碼單元的解碼方式與所述至少兩個編碼單元的編碼方式一一對應。
[0009]結合第一方面，在第一方面的第三種可能的實現方式中，所述調制器包括至少兩個調制單元，所述至少兩個調制單元分別采用不同的調制方式；所述微控制器還用于從所述調制器中選擇一個調制單元，以使所述一個調制單元對所述編碼器編碼后的數據流進行調制；[0010]所述解調器包括至少兩個解調單元，所述至少兩個解調單元分別采用不同的解調方式；所述微控制器還用于從所述解調器中選擇一個解調單元，以使所述一個解調單元對接收到的數據流進行解調。
[0011]結合第一方面的第三種可能的實現方式，在第一方面的第四種可能的實現方式中，所述至少兩個調制單元的調制方式與所述至少兩個解調單元的解調方式一一對應。
[0012]結合第一方面的第四種可能的實現方式，在第一方面的第五種可能的實現方式中，所述至少兩個調制單元中一個調制單元采用BPSK調制方式；所述調制器還包括與采用BPSK調制方式的調制單元連接的DBPSK編碼單元；所述DBPSK編碼單元用于，在所述微控制器的控制下，對所述編碼器編碼后的數據流進行DBPSK編碼后發送給所述采用BPSK調制方式的調制單元；
[0013]所述至少兩個解調單元中一個解調單元采用BPSK解調方式；所述解調器還包括與采用BPSK解調方式的調制單元連接的DBPSK解碼單元；所述DBPSK解碼單元用于，在所述微控制器的控制下，對所述采用BPSK解調方式的解調單元解調后的數據流進行DBPSK解碼。
[0014]結合第一方面的第五種可能的實現方式，在第一方面的第六種可能的實現方式中，所述調制器還包括基帶處理單元，所述基帶處理單元用于對所述微控制器選擇的一個調制單元調制前的數據流進行波形優化處理。
[0015]結合第一方面，在第一方面的第七種可能的實現方式中，所述微控制器還用于在所述從所述解碼器中選擇至少一個解碼單元之后，在所述至少一個解碼單元中配置門限序列；
[0016]所述至少一個解碼單元用于，在解調后的數據流滿足所述門限序列后喚醒所述微控制器。
[0017]結合第一方面，在第一方面的第八種可能的實現方式中，還包括:與所述微控制器連接的至少一種外設；
[0018]所述微控制器還用于，關斷或使能所述至少一種外設。
[0019]結合第一方面、第一方面的第一種至第八種任一種可能的實現方式，在第一方面的第九種可能的實現方式中，所述模擬前端包括:與所述調制器依次連接的數模轉換器、第一功率放大器，與所述解調器依次連接的模數轉換器、第二功率放大器。
[0020]本實用新型的第二方面提供一種電力線通信設備，如第一方面中任一所述的芯片，與所述模擬前端連接的外圍電路和電力線耦合電路。
[0021]本實施例，所述電力線通信芯片通過采用由硬件實現的編碼器、解碼器、調制器、解調器、微控制器和模擬前端，提高了電力線通信芯片的處理能力，能夠高效地解決各種時變干擾情況下傳輸誤碼率低的問題，提供了一種高傳輸有效性的電力線通信芯片。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1A為本實用新型電力線通信芯片實施例一的結構示意圖；
[0023]圖1B為圖1A所示電力線通信芯片實施例二的結構示意圖；
[0024]圖1C為圖1A所示電力線通信芯片實施例三的結構示意圖；
[0025]圖1D為圖1C所示電力線通信芯片實施例四的結構示意圖；[0026]圖1E為圖1A所示電力線通信芯片實施例五的結構示意圖；
[0027]圖2為圖1A-圖1E所示電力線通信芯片結構的傳輸有效性對比圖；
[0028]圖3為本實用新型提供的電力線通信設備實施例的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0029]圖1A為本實用新型電力線通信芯片實施例一的結構示意圖，如圖1A所示，本實施例的電力線通信芯片可以包括:微控制器10、編碼器11、調制器12、解碼器13、解調器14、模擬前端15、數據恢復器16、數據壓縮器17、數據解壓器18。
[0030]所述微控制器10與所述數據壓縮器17、所述數據解壓器18連接，所述數據壓縮器17與所述編碼器11連接，所述編碼器11與所述調制器12連接，所述數據解壓器18與所述解碼器13連接，所述解碼器13與所述數據恢復器16連接，所述數據恢復器16與所述解調器14連接，所述模擬前端15分別與所述調制器12和所述解調器14連接。
[0031]其中，所述編碼器11和所述解碼器13通過硬件實現，所述編碼器11可以采用里德-所羅門碼編碼方式和卷積碼編碼方式或擴頻碼編碼方式，所述解碼器13可以采用與所述編碼器11對應的解碼方式，如里德-所羅門碼解碼方式和卷積碼解碼方式或擴頻碼解碼方式，所述編碼器11和所述解碼器13在所述微控制器10的控制下在分別在發送數據時和接收數據時進行工作。所述數據壓縮器17可以對所述微控制器10產生的數據進行壓縮，以簡短數據流的長度，相應地，所述數據解壓器18進行對應的解壓縮，以還原數據。所述數據恢復器16可以對所述解調器14解調后的數據進行處理，消除抖動，以減小誤差，提高數據解碼成功率和數據還原成功率。
[0032]本實施例電力線通信芯片通過采用編碼器、解碼器、調制器、解調器、微控制器、模擬前端、數據恢復器、數據壓縮器和數據解壓器，提高了電力線通信芯片的處理能力，能夠高效地解決各種時變干擾情況下傳輸誤碼率低的問題，提供了一種高傳輸有效性的電力線通信芯片。
[0033]圖1B為圖1A所示電力線通信芯片實施例二的結構示意圖。
[0034]進一步地，如圖1B所示，所述編碼器11可以包括至少兩個編碼單元，如圖1B中所示的編碼單元111和編碼單元112，所述至少兩個編碼單元分別采用不同的編碼方式；所述微控制器10用于從所述編碼器11中選擇至少一個編碼單元，以使所述至少一個編碼單元對所述微控制器10發送的數據流進行編碼；
[0035]相應的，所述解碼器13也可以包括至少兩個解碼單元，所述至少兩個解碼單元分別采用不同的解碼方式；所述微控制器10還用于從所述解碼器13中選擇至少一個解碼單元，以使所述至少一個解碼單元對所述解調器14發送的數據流進行解碼。
[0036]其中，所述編碼單兀111、112可以米用里德-所羅門碼(Reed-Solomon、簡稱R-S碼)編碼方式、卷積碼編碼方式、擴頻碼編碼方式，所述解碼單元131、132可以采用R-S碼解碼方式、維特比解碼方法、擴頻碼解碼方式。
[0037]進一步地，所述至少兩個解碼單元的解碼方式與所述至少兩個編碼單元的編碼方式一一對應。這是因為，電力線通信過程中，發送端和接收端需要采用相對應的編碼方式和解碼方式，舉例來說，若所述編碼器11的編碼單元111采用R-S碼編碼方式，編碼單元112采用卷積碼編碼方式時，所述解碼器13的解碼單元131可以采用R-S碼解碼方式，解碼單元132可以采用維特比解碼方式并且解碼的順序與編碼的順序剛好是逆序關系，即后進行的編碼方式先進行解碼，以此支持所述電力線通信芯片在電力線通信的過程中作為發送端進行編碼時和作為接收端進行解碼時，可以使用相同的編碼方式。
[0038]可選地，在調測過程中，作為發送端時所述微控制器10也可以不選擇任一編碼單元進行編碼，即不對數據流進行任何方式的編碼，僅進行調制，類似地，作為接收端時所述微控制器10也可以不選擇任一解碼單元進行解碼。
[0039]圖1C為圖1A所示電力線通信芯片實施例三的結構示意圖。
[0040]可選地，如圖1C所示，所述調制器12包括至少兩個調制單元，所述至少兩個調制單元分別采用不同的調制方式；所述微控制器10還用于從所述調制器中選擇一個調制單元，以使所述一個調制單元對所述編碼器11編碼后的數據流進行調制；
[0041]所述解調器14包括至少兩個解調單元，所述至少兩個解調單元分別采用不同的解調方式；所述微控制器10還用于從所述解調器14中選擇一個解調單元，以使所述一個解調單元對接收到的數據流進行解調。
[0042]其中，所述調制單元121、122可以分別采用2FSK調制方式、BPSK調制方式，所述解調單元141、142可以分別采用2FSK解調方式和BPSK解調方式。
[0043]進一步地，所述至少兩個調制單元的調制方式與所述至少兩個解調單元的解調方式一一對應。舉例來說，若所述調制器12單元的調制單元121采用2FSK調制方式，調制單元122采用BPSK調制方式時，所述解調器14的解調單元141可以采用2FSK解調方式，解調單元142可以采用BPSK解調方式，以此支持所述電力線通信芯片在電力線通信的過程中作為發送端進行調制時和作為接收端進行解調時，可以使用相對應的調制方式和解調方式。
[0044]圖1D為圖1C所示電力線通信芯片實施例四的結構示意圖。
[0045]進一步地,如圖1D所示,所述至少兩個調制單元中一個調制單元采用BPSK調制方式；所述調制器12還包括與采用BPSK調制方式的調制單元連接的差分二相相移鍵控(Differential Binary Phase Shift Keying,簡稱 DBPSK)編碼單兀 120 ;所述 DBPSK 編碼單元120用于，在所述微控制器10的控制下，對所述編碼器11編碼后的數據流進行DBPSK編碼后發送給所述采用BPSK調制方式的調制單元；
[0046]所述至少兩個解調單元中一個解調單元采用BPSK解調方式；所述解調器14還包括與采用BPSK解調方式的調制單元連接的DBPSK解碼單元140 ;所述DBPSK解碼單元140用于，在所述微控制器10的控制下，對所述采用BPSK解調方式的解調單元解調后的數據流進行DBPSK解碼。
[0047]舉例來說，所述調制器12的調制單元121可以采用2FSK調制方式，調制單元122可以采用BPSK調制方式，所述DBPSK編碼單元120位于所述采用BPSK調制方式的調制單元122靠近所述編碼器11的一側，所述微控制器10控制所述調制器12進行DBPSK方式調制時，所述編碼器11編碼后的數據流先進入DBPSK編碼單元120，再進入采用BPSK調制方式的調制單元122，以完成DBPSK方式的調制。對應的，所述解調器14的解調單元141可以采用2FSK解調方式，解調單元142可以采用BPSK解調方式，所述DBPSK解碼單元140位于所述采用BPSK解調方式的解調單元142靠近所述解碼器13的一側，所述微控制器10控制所述解調器14進行DBPSK方式解調時，所述模擬前端15接收的數據流先進入采用BPSK調制方式的調制單元142，再進入DBPSK解碼單元140解碼，以完成DBPSK方式的解調。[0048]在采用BPSK調制方式的調制單元前增加DBPSK編碼單元以及在采用BPSK解調方式的解調單元后增加DBPSK解碼單元，可以實現DBPSK方式的調制與解調功能，所述DBPSK調制方式還可以避免BPSK的相位模糊和相位變化干擾問題，提升傳輸有效性。
[0049]可選地，圖1C-圖1D所示的電力線通信芯片中所述調制器12還可以包括:基帶調制單元123，所述基帶調制單元123位于所述至少兩個調制單元靠近所述編碼器11的一側，所述基帶調制單元123用于對所述微控制器10選擇的一個調制單元調制前的數據流進行波形優化處理。所述基帶調制單元123用于消除電力線通信的斜波干擾。
[0050]可選的，圖1C-圖1D所示的電力線通信芯片中所述編碼器11和所述解碼器13可以采用圖1B所示的編碼器和解碼器的結構。
[0051]可選地，圖1A-圖1D所示的電力線通信芯片中所述模擬前端15可以包括:與所述調制器12依次連接的數模轉換器(Digital to Analog Converter,簡稱DAC)、第一功率放大器，與所述解調器13依次連接的模數轉換器(Analog to Digital Converter,簡稱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，簡稱PA),優選地,所述第二功率放大器可以是可編程增益放大器(Progra_able Gain
[0052]Amplifier,簡稱 PGA)。
[0053]通過提供任選多種調制方式和多種編碼方式組合，實現可優選調制方式和編碼方式組合下的數據發送和接收，解決時變干擾情況下傳輸誤碼率低的問題，提供了一種高傳輸有效性的電力線通信設備。
[0054]可選地，圖1A-圖1D所示的電力線通信芯片中所述微控制器10還用于在所述從所述解碼器13中選擇至少一個解碼單元之后，在所述至少一個解碼單元中配置門限序列；
[0055]所述至少一個解碼單元用于，在解調后的數據流滿足所述門限序列后喚醒所述微控制器10。
[0056]舉例來說，當電力線通信采用擴頻碼編碼方式，所述微控制器10可以選擇所述采用擴頻碼解碼方式的解碼單元進行擴頻碼解碼，并在所述解碼單元配置所述門限序列，所述門限序列可以是本次電力線通信使用的擴頻碼。可選地，當電力線通信采用其他編碼方式時，也可以在其他的編碼單元中設置所述門限序列。可選地，所述門限序列也可以是發送端預先告知的其他序列。
[0057]在配置所述門限序列之后，發送端和接收端的電力線通信芯片以協商的本次電力線通信采用的編碼方式和調制方式進行數據傳輸后，可根據預設的條件，例如一段時間沒有數據傳輸，將電力線通信芯片的微控制器10設置為休眠狀態，以降低功耗，當其中一端的電力線通信芯片收到數據時，數據流經過解調器14解調后，經過數據恢復器16發送到解碼器13，所述解碼器13的解碼單元將解調后的數據流與所述門限序列進行比較，如果匹配，則喚醒所述微控制器10。
[0058]可選地，圖1A-圖1D所示的所述電力線通信芯片還可以包括:與所述微控制器10連接的至少一種外設19 ；
[0059]所述微控制器10還用于，關斷或使能所述至少一種外設。
[0060]可選地,所述外設19可以包括通用異步收發傳輸器(Universal asynchronousreceiver and transmitter,簡稱 UART)、定時器(Timer)、串行外設接口(Serialperipheral interface,簡稱 SPI)、看門狗(Watch Dog Timer,簡稱 WDT)、通用輸入 / 輸出(General Purpose Input Output,簡稱 GPIO)、過零脈沖(Zero cross pulse,簡稱 ZCP)。
[0061]其中，所述UART可以提供通訊接口，例如，UART可用于電力線通信芯片的上層應用指示所述微控制器10配置所述編碼器11和所述調制器12分別采用的編碼方式和調制方式，以及所述解碼器13和所述解調器14分別采用的解碼方式和解調方式。可選的，UART可以有多個，例如，UART1&2。所述UART還可以用于從電力線通信芯片的上層應用獲取待發送的數據，以及向電力線通信芯片的上層應用發送經過解調和解碼處理的數據。進一步地，所述UART還可以進行紅外通信。
[0062]所述ZCP可以用于提供過零脈沖信號，用于提供最小干擾信號源。
[0063]所述Timer還用于依據電力線通信芯片的上層應用的指示控制所述微控制器10執行上層應用指示的時間，Timer可以有多個，例如，Timerl&2。
[0064]所述WDT用于防止所述微控制器10程序出現死循環，在微控制器10程序死循環時復位微控制器10，所述WDT還可以用于捕捉外部出現的變化，通知所述微控制器，WDT的應用原理為本領域技術人員公知的技術，此處不再贅述。
[0065]通常，所述微控制器10還與集成只讀存儲器(Integrated read-only memory,簡稱 IR0M)、集成隨機存儲器(Integrated random access memory,簡稱 IRAM)相連，IROM 通常寫入一些預設的程序，所述IRAM可用于記錄本次接收數據的誤碼率、傳輸效率、信噪比等參數。
[0066]圖1E為圖1A所示電力線通信芯片實施例五的結構示意圖。
[0067]如圖1E所示，本實施例的電力線芯片可以包括上述實施例的全部或部分芯片結構。例如，所述電力線通信芯片可以包括:包含至少兩種編碼單元和解碼單元的編碼器11和解碼器13、包含至少兩種調制單元和解調單元的調制器12和解調器14，所述調制器12及所述解調器14還分別包括:支持DBPSK調制方式的DBPSK編碼單元120和支持DBPSK解調方式的DBPSK解碼單元140，所述解碼器11還包括:支持設置微控制器休眠喚醒序列的解碼單元，所述調制器12還可以包括基帶調制單元123。
[0068]舉例來說，本實施例的電力線通信芯片中，微控制器10可以為安謀國際科技股份有限公司(Advanced RISC Machines,簡稱 ARM 公司)的 cortex_m0 處理器(cortex_m0 處理器是ARM公司生產的一款嵌入式處理器)，編碼器11可以包括采用R-S碼編碼方式的編碼單元111、采用卷積碼編碼方式的編碼單元112、采用擴頻碼編碼方式的編碼單元113，調制器12可以包括采用FSK調制方式的調制單元121、采用BPSK調制方式的調制單元122、DBPSK編碼單元120，基帶調制單元123，解碼器13可以包括采用R-S碼解碼方式的解碼單元131、采用維特比解碼方式的解碼單元132、采用解擴頻碼方式的解碼單元133，解調器14可以包括采用FSK解調方式的解調單元141，采用BPSK解調方式的解調單元142，DBPSK解碼單元140，模擬前端15可以包括DAC、PA、ADC和PGA，數據恢復器16可以為采用過采樣法的時鐘數據恢復器(Clock Data Recovery，簡稱 CDR)，外設 19 可以包括 UARTl&2、Timerl&2&3、SP1、WDT、ZCP、GP10，通常地，還包括與所述微控制器配合使用的IR0M、IRAM。
[0069]下面具體說明本實用新型提供的電力線通信芯片的幾種典型結構應用方法:
[0070]圖1A所示電力線通信芯片的應用方法包括，所述電力線通信芯片作為發送端發送數據時，所述微控制器10指示所述編碼器11對所述經過所述數據壓縮器17壓縮后的數據進行高速硬件編碼，如擴頻碼編碼方式，所述編碼器11將編碼后的數據發送給所述調制器12進行調制，如BPSK調制方式，所述調制器12將經過調制后的數據發送給所述模擬前端15，由所述模擬前端將調制后的數據通過電力線通信網絡發送出去。類似地，所述電力線通信芯片作為接收端接收數據時，所述模擬前端15從電力線通信網絡中接收數據，將所述接收到的數據發送給所述解調器14進行解調，所述解調器14采用的解調方式與所述調制器12的調制方式對應，如BPSK解調方式與BPSK調制方式相對應，所述解調器14將解調后的數據發送給所述數據恢復器16，消除數據抖動，所述數據恢復器16將恢復后的數據發送給所述解碼器13，所述解碼器13采用的解碼方式與所述編碼器11的編碼方式對應，如擴頻碼解碼方式與擴頻碼編碼方式相對應，所述解碼器13將解碼后的數據發送給所述數據解壓器18進行解壓還原，所述數據解壓器將解壓還原后的數據發送給所述微控制器10進行處理。
[0071]圖1B與圖1A所示電力線通信芯片的應用方法不同的是，包括:所述微控制10指示所述編碼器11進行編碼時可以選擇多種編碼方式中的一種或多種進行編碼，例如R-S碼編碼方式和卷積碼編碼方式，所述編碼器11根據所述控制器10的指示完成編碼后將編碼后的數據發送給所述調制器，類似地，所述電力線通信芯片作為接收端接收數據時，所述微控制器10指示所述解碼器13采用與所述編碼器11對應的解碼方式進行解碼，如卷積碼解碼方式和R-S碼解碼方式，編碼的順序與解碼的順序相對應。
[0072]圖2為圖1A-圖1E所示電力線通信芯片結構的傳輸有效性對比圖。
[0073]以BPSK調制方式的電力線通信為例，對比不進行編碼和采用不同編碼方式和擴頻碼序列進行編碼的仿真測試結果，相比不進行編碼的情況，經過各種編碼處理的電力線通信的傳輸有效性均得到不同程度的提高。
[0074]仿真測試米用的是9.6kbps碼兀速率和聞斯白噪聲/[目道,如圖2所不,橫坐標是/[目噪比，縱坐標是誤碼率。其中，最右側標記“BPSK”的曲線為BPSK調制方式下沒有使用編碼器的仿真結果；標記“RS+CC”的曲線為BPSK調制方式下，采用R-S碼編碼方式和卷積碼編碼方式，并且解碼器中采用R-S碼解碼方式和維特比解碼方式的仿真結果；其余標記包含“M=”的曲線，為BPSK調制方式下僅使用擴頻碼編碼方式且采用不同的擴頻碼長度進行擴頻碼編碼，并使用相關運算單元213解擴頻碼的仿真結果，M是擴頻碼長度。
[0075]仿真結果表明，R-S碼編碼方式與卷積碼編碼方式、擴頻碼編碼方式都能帶來傳輸有效性增益，優選地，兼顧微控制器10性能因素，擴頻碼長度M=63時解調性能最佳，R-S碼和卷積碼編碼與擴頻碼解調性能相比，在0.1%誤碼率條件下，性能和M=7接近。
[0076]圖1C與圖1A所示電力線通信芯片的應用方法不同的是，包括:所述微控制10指示所述調制器12進行調制時可以選擇多種調制方式中的一種調制方式進行調制，例如BPSK調制方式，所述調制器12根據所述控制器10的指示完成調制后將調制后的數據發送給所述模擬前端15，類似地，所述電力線通信芯片作為接收端接收數據時，所述微控制器10指示所述解調器14采用與所述調制器12對應的解調方式進行解調，如BPSK解調方式。
[0077]圖1D與圖1C所示電力線通信芯片的應用方法不同的是，包括:所述微控制10指示所述調制器12進行調制時可以選擇多種調制方式中的DBPSK調制方式進行調制，即先采用DBPSK編碼方式進行DBPSK編碼，再采用BPSK調制方式調制，所述調制器12根據所述控制器的指示完成調制后將調制后的數據發送給所述模擬前端15，類似地，所述電力線通信芯片作為接收端接收數據時，所述微控制器10指示所述解調器14采用與所述調制器12對應的解調方式進行解調，即先采用BPSK解調方式解調，再采用DBPSK解碼方式進行解碼。
[0078]可選地，圖1A、圖1C和圖1D所示的電力線通信芯片中，若所述調制器12還包括支持波形優化的基帶調制單元123，則在圖1A、圖1C所示的電力線通信芯片的應用方式的基礎上，還可以包括:所述調制器12將所述編碼器11編碼后的數據先經過基帶調制單元123的波形優化處理后，再進入所述微控制器10指定的調制方式的調制單元進行調制。特別地，對于圖1D所示的電力線通信芯片，即所述調制器12還包括DBPSK編碼單元，則所述調制器12將所述編碼器11編碼后的數據先經過DBPSK編碼單元120編碼后，再進入基帶調制單元123的波形優化處理，后面處理與圖1A和圖1C所示電力線通信芯片的應用方式相同，此處不再贅述。
[0079]可選地，圖1A-圖1D所示的電力線通信芯片中，若所述解碼器13還包括支持設置微控制器休眠喚醒的門限序列的解碼單元，則在圖1A-圖1D所示電力線通信芯片的應用方式的基礎上，還可以包括:所述微控制器10預先配置所述解碼器13采用的解碼方式對應的解碼單元中的休眠喚醒的門限序列，例如可采用擴頻碼解碼方式，并且使用擴頻碼的碼字作為休眠喚醒的門限序列。可選的，所述微控制器10可以在所述解碼器13中任意解碼單元配置所述微控制器的休眠喚醒的門限序列。在電力線通信過程中，若所述微控制器10經過預設的時間沒有發送或者接收數據，則將自身進入休眠狀態，此時，若所述模擬前端15接收到數據，經過所述解調器14解調和所述數據恢復器16進行數據恢復后，發送給所述解碼器13進行解碼，所述解碼器13可以先判斷所述解調后的數據是否與所述微控制器的門限序列匹配，若匹配，則喚醒所述微控制10進入工作狀態，同時繼續進行解碼，并將解碼后的數據發送給所述微控制器10。可選地，還可以配置門限序列的匹配度，例如，相似度80%。
[0080]通過所述電力線通信芯片采用解碼單元配置微控制器的休眠喚醒匹配條件的方式，可以降低所述電力線通信芯片的功耗。
[0081]可選地，圖1A-圖1D所示的電力線通信芯片中，若所述電力線通信芯片中還包括與所述微控制器10相連的所述外設19，則在圖1A-圖1D所示的電力線通信芯片的應用方式的基礎上，還可以包括:所述微控制器10根據由所述外設19預先發送的電力線通信程序，或者所述外設19發送的程序啟動或停止信號，進行電力線通信和電力線通信方式調試。
[0082]圖1E所示電力線通信芯片的應用方法非常靈活，在電力線通信前的調試過程中，采用本實施例提供的電力線通信芯片，可使用不同的通信方式進行通訊測試，以判斷該信道最合適的通訊方式。所述最合適的通訊方式考慮的因素可以包括通信的頻點、頻段、調制方式、編碼方式等。
[0083]具體實施步驟如下:
[0084]第一步:發送端電力線通信芯片根據預設的通訊測試程序，依次使用不同的調制方式發送相同的同步測試數據。
[0085]其中，發送端電力線通信芯片的微控制器可以通過外設或IROM獲取通訊測試程序。所述同步測試數據包括同步頭和測試數據，同步頭由若干幀數據組成。所述預設的通訊測試程序包括:設置發送同步測試數據所采用的調制方式以及調試方式的順序。每一輪電力線通信只采用一種調制方式，所述程序可以使所述發送端電力線通信芯片依次使用發送端電力線通信芯片支持的調制方式發送同步測試數據。例如，先使用FSK調制方式發送測試同步頭和測試數據，然后使用BPSK調制方式發送測試同步頭和測試數據，最后使用DBPSK調制方式發送測試同步頭和測試數據。
[0086]可選地，發送端電力線通信芯片還可以根據預設的通訊測試程序，依次使用不同的調制方式與一種或多種編碼方式的組合發送相同的同步測試數據。其中，所述同步頭不經過編碼處理。所述調制方式和編碼方式的組合，可以為BPSK調制方式與R-S碼編碼方式和卷積碼編碼方式的組合或BPSK調制方式與擴頻碼編碼方式的組合等。可選的，所述通訊測試程序可以在優選最適合的調制方式后再進行最優的編碼方式的優選測試。
[0087]第二步:接收端電力線通信芯片根據預設的通訊測試程序，以收到同步頭做為觸發條件，以不同的解調方式解調同步測試數據，以確定當前電力線通信最適合的調制方式。類似地，接收端電力線通信芯片的微控制器也可以通過外設獲取同步頭測試通訊程序并保存在IROM中，接收端電力線通信芯片與發送端電力線通信芯片每次數據發送的同步關系均由所述通訊測試程序保證。可選地，也可以采用接收窗口接收同步測試數據，接收端只需在一段時間內等待接收數據，不需進行與接收端的準確同步。可選的，接收端電力線通信芯片可以根據所述通訊測試程序的設定的判斷準則，確定最適合的調制方式和/或最適合的調制方式與編碼方式的組合。可選的，所述通訊測試程序可以在優選最適合的調制方式后再進行最優的編碼方式的優選測試。
[0088]具體地，評定所述最適合的調制方式包括:
[0089]所述微控制器根據所述預設的通訊測試程序設置的順序，依次選擇接收端電力線通信芯片支持的解調方式中的一種，對測試同步頭中的一幀數據進行解調，例如2FSK解調方式、BPSK解調方式、DBPSK解調方式；分析并記錄每種解調方式下同步頭解調的正確率；選擇正確度最高的解調方式對同步測試數據的測試數據進行解調；分析并記錄每種解調方式下測試數據解調的正確率；接收端電力線通信芯片的微控制器根據預設的通訊測試程序的評價標準，選擇最適合的通訊方式，并發送給發送端的電力線通信芯片。
[0090]其中，接收端電力線芯片的解調器只需對測試同步頭中的一幀數據進行解調，而不需對全部測試同步頭數據幀進行解調。
[0091]可選地，記錄的方式可以由用戶自行定義，例如，可將記錄數據保存至內嵌在所述電力線通信芯片中的靜態隨機存儲器(Static RAM，簡稱SRAM)，所述SRAM是所述電力線通信芯片中與所述微控制器配合使用的IRAM的一種形式，或者，所述數據也可以通過外設提供的通訊方式儲存到外接的存儲單元。
[0092]可選地，接收端電力線通信芯片還可以根據預設的通訊測試程序，分析并記錄每種解調方式下解調同步測試數據的性能，以確定解調性能最優的解調方式。
[0093]可選地，接收端電力線通信芯片可以根據預設的通訊測試程序，分析并記錄每種解調方式和一種或多種解碼方式組合下傳輸測試數據的正確度，以確定正確率最優的解碼方式和解調方式的組合。
[0094]其中，對編碼方式的分析只基于測試數據部分的正確度的判斷，所述解調方式和一種或多種解碼方式的組合可以為，BPSK解調方式與R-S碼解碼方式和卷積碼解碼方式的
組合等。
[0095]可選地，接收端電力線通信芯片還可以根據預設的通訊測試程序，分析并記錄每種編碼方式和調制方式的組合下解調和解碼同步測試數據的性能，以確定性能最優的解碼方式和解調方式的組合。
[0096]第三步:發送端電力線通信芯片的微控制器可以根據接收端電力線通信芯片發送的信息以及預設的通訊測試程序的最適合通訊方式的選擇規則，選擇合適通訊方式。
[0097]其中，所述通訊測試程序可以根據接收端接收的數據的正確率選擇最合適的通訊方式。
[0098]可選地，還可以優選編解碼方式和調制解調方式的組合。
[0099]可選地，經過測試的各種編解碼方式、調制解調方式的優選方式，可以是發送端的電力線通信芯片與接收端的電力線通信芯片根據預先設置的協商規則進行協商，例如，通過上層應用之間協商確定或者雙向測試后優選。
[0100]通過優選調制方式和編碼方式的組合，可以在傳輸有效性和芯片性能之間尋找平衡點，以最適合的通訊方式進行電力線通信。
[0101]圖3為本實用新型提供的電力線通信設備實施例的結構示意圖，如圖3所示，本實施例的設備包括:電力線通信芯片I和與所述模擬前端15連接的外圍電路2和電力線耦合電路3。其中，所述電力線通信芯片可以采用圖1A-圖1E任一電力線通信芯片實施例的結構，相應地，所述電力線通信設備的實現原理、應用場景和技術效果與圖1A-圖1E所示電力線通信芯片類似，此處不再贅述。
[0102]本領域普通技術人員可以理解:實現上述各方法實施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關的硬件來完成。前述的程序可以存儲于一計算機可讀取存儲介質中。該程序在執行時，執行包括上述各方法實施例的步驟；而前述的存儲介質包括:R0M、RAM、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。
[0103]最后應說明的是:以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的范圍。
【權利要求】
1.一種電力線通信芯片，其特征在于，包括:微控制器、編碼器、調制器、解碼器、解調器、模擬前端、數據恢復器、數據壓縮器、數據解壓器，所述微控制器與所述數據壓縮器、所述數據解壓器連接，所述數據壓縮器與所述編碼器連接，所述編碼器與所述調制器連接，所述數據解壓器與所述解碼器連接，所述解碼器與所述數據恢復器連接，所述數據恢復器與所述解調器連接，所述模擬前端分別與所述解調器和所述調制器連接。
2.根據權利要求1所述的芯片，其特征在于， 所述編碼器包括至少兩個編碼單元，所述至少兩個編碼單元分別采用不同的編碼方式；所述微控制器用于從所述編碼器中選擇至少一個編碼單元，以使所述至少一個編碼單元對所述微控制器發送的數據流進行編碼； 所述解碼器包括至少兩個解碼單元，所述至少兩個解碼單元分別采用不同的解碼方式；所述微控制器還用于從所述解碼器中選擇至少一個解碼單元，以使所述至少一個解碼單元對所述解調器發送的數據流進行解碼。
3.根據權利要求2所述的芯片，其特征在于，所述至少兩個解碼單元的解碼方式與所述至少兩個編碼單元的編碼方式一一對應。
4.根據權利要求1所述的芯片，其特征在于，所述調制器包括至少兩個調制單元，所述至少兩個調制單元分別采用不同的調制方式；所述微控制器還用于從所述調制器中選擇一個調制單元，以使所述一個調制單元對所述編碼器編碼后的數據流進行調制； 所述解調器包括至少兩個解調單元，所述至少兩個解調單元分別采用不同的解調方式；所述微控制器還用于從所述解調器中選擇一個解調單元，以使所述一個解調單元對接收到的數據流進行解調。
5.根據權利要求4所述的芯片，其特征在于，所述至少兩個調制單元的調制方式與所述至少兩個解調單元的解調方式一一對應。
6.根據權利要求5所述的芯片，其特征在于，所述至少兩個調制單元中一個調制單元采用BPSK調制方式；所述調制器還包括與采用BPSK調制方式的調制單元連接的DBPSK編碼單元；所述DBPSK編碼單元用于，在所述微控制器的控制下，對所述編碼器編碼后的數據流進行DBPSK編碼后發送給所述采用BPSK調制方式的調制單元； 所述至少兩個解調單元中一個解調單元采用BPSK解調方式；所述解調器還包括與采用BPSK解調方式的調制單元連接的DBPSK解碼單元；所述DBPSK解碼單元用于，在所述微控制器的控制下，對所述采用BPSK解調方式的解調單元解調后的數據流進行DBPSK解碼。
7.根據權利要求5或6所述的芯片，其特征在于，所述調制器還包括基帶處理單元，所述基帶處理單元用于對所述微控制器選擇的一個調制單元調制前的數據流進行波形優化處理。
8.根據權利要求1所述的芯片，其特征在于，所述微控制器還用于在所述從所述解碼器中選擇至少一個解碼單元之后，在所述至少一個解碼單元中配置門限序列； 所述至少一個解碼單元用于，在解調后的數據流滿足所述門限序列后喚醒所述微控制器。
9.根據權利要求1所述的芯片，其特征在于，還包括:與所述微控制器連接的至少一種外設； 所述微控制器還用于，關斷或使能所述至少一種外設。
10.根據權利要求1-9中任一所述的芯片，其特征在于，所述模擬前端包括:與所述調制器依次連接的數模轉換器、第一功率放大器，與所述解調器依次連接的模數轉換器、第二功率放大器。
11.一種電力線通信設備，其特征在于，包括:如權利要求1-10中任一所述的芯片，與所述模擬前端連接的外圍電路和電力線耦合電路。
【文檔編號】H04B3/54GK203788280SQ201420160880
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年4月3日 優先權日:2014年4月3日
【發明者】張偉, 陳光勝, 谷志坤, 潘松, 金江曉 申請人:上海海爾集成電路有限公司