專利名稱：電力線載波通信系統(tǒng)中的直接調(diào)制發(fā)射機(jī)及直接調(diào)制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種用于在電力線中高速傳輸數(shù)據(jù)信號的電力線載波通信系統(tǒng)中的直接調(diào)制發(fā)射機(jī)及直接調(diào)制方法，屬于有線通信的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前的數(shù)字通信發(fā)射機(jī)有間接調(diào)制發(fā)射器、輸入基準(zhǔn)調(diào)制發(fā)射器、直接調(diào)制發(fā)射機(jī)等，利用電力線高速傳輸數(shù)據(jù)信號的方法有時分多路復(fù)用(TDM)技術(shù)、碼分多路復(fù)用(CDM)技術(shù)、頻分多路復(fù)用(FDM)技術(shù)、正交頻分多路復(fù)用(OFDM)技術(shù)等。
1、時分多路復(fù)用(TDM)技術(shù)若媒體能達(dá)到的位傳輸速率超過傳輸數(shù)據(jù)所需的數(shù)據(jù)傳輸速率，則可采用時分多路復(fù)用TDM技術(shù)，也即將一條物理信道按時間分成若干個時間片輪流地分配給多個信號使用。每一時間片由復(fù)用的一個信號占用，而不像FDM那樣，同一時間同時發(fā)送多路信號。這樣，利用每個信號在時間上的交叉，就可以在一條物理信道上傳輸多個數(shù)字信號。這種交叉可以是位一級的，也可以是由字節(jié)組成的塊或更大的信息組進(jìn)行交叉。時分多路復(fù)用TDM不僅僅局限于傳輸數(shù)字信號，也可以同時交叉?zhèn)鬏斈M信號。另外，對于模擬信號，有時可以把時分多路復(fù)用和頻分多路復(fù)用技術(shù)結(jié)合起來使用。一個傳輸系統(tǒng)可以頻分成許多條子通道，每條子通道再利用時分多路復(fù)用技術(shù)來細(xì)分。在寬帶局域網(wǎng)絡(luò)中可以使用這種混合技術(shù)。
由于時分復(fù)用(TDMA)更考慮時間上的問題，所以我們要注意通信中的同步和定時問題，否則會因?yàn)闀r隙的錯位和混亂而導(dǎo)致接收端移動臺無法正常接收信息。
2、碼分多路復(fù)用(CDM)碼分多路復(fù)用也是一種數(shù)字技術(shù)，但它是另一種復(fù)用信道的方法。即各個用戶使用經(jīng)過特殊挑選的不同的碼型進(jìn)行通信，因此不同的用戶可在同一時間、同一頻帶復(fù)用信道而不會造成干擾。在碼分多路復(fù)用中，每一比特時間再被分割成m個短的時間間隔，這個短的時間間隔被稱為碼片。通常m的取值為64或128。每個站使用一個惟一的m位碼片序列。作為發(fā)送站，當(dāng)發(fā)送數(shù)字1時，就發(fā)送該碼片序列；當(dāng)發(fā)送數(shù)字0時，則發(fā)送該碼片序列的反碼。這樣就實(shí)現(xiàn)了站點(diǎn)傳輸碼型的惟一性。作為接收站，必須已知發(fā)送站的碼片序列，才可以從復(fù)合信號中將發(fā)送站的信號分離出來。例如，A站使用8位碼片序列00010011，當(dāng)A站發(fā)送1時，就發(fā)送序列00010011，如果A站發(fā)送0，則發(fā)送序列11101100。為了方便，按照慣例，將碼片中的0用-1表示，1用+1表示。因此，A站的碼片序列表示為-1-1-1+1-1-1+1+1。
由于碼分多路復(fù)用中的每一個用戶使用不同的碼型進(jìn)行通信，因此它具有很強(qiáng)的抗干擾能力和安全性。但它采用碼片序列傳輸一位二進(jìn)制數(shù)，增加了帶寬。碼分多路復(fù)用技術(shù)已廣泛應(yīng)用于移動通信和無線局域網(wǎng)中。CDMA通信是一種新的移動通信技術(shù)，在盡善盡美之前，還有一個不斷發(fā)展和完善的過程。
3、頻分多路復(fù)用(FDM)頻分復(fù)用是將可用的傳輸頻率范圍分為多個較細(xì)的頻帶，每個分細(xì)的頻帶作為一個獨(dú)立的信道分別分配給用戶形成數(shù)據(jù)傳輸子通路。頻分復(fù)用的特點(diǎn)是每個用戶終端的數(shù)據(jù)通過專門分配給它的子通路傳輸，在用戶沒有數(shù)據(jù)傳輸時，別的用戶也不能使用。頻分復(fù)用適合于模擬信號的頻分傳輸，主要用于電話和有線電視(CATV)系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中應(yīng)和調(diào)制解調(diào)技術(shù)結(jié)合使用。為了防止干擾，各信道之間由保護(hù)頻帶隔離開，保護(hù)帶是頻譜中不使用的部分。
載波電話通信系統(tǒng)是頻分多路復(fù)用技術(shù)的典型例子，例如，雙絞線的帶寬可以達(dá)到100KHz，每一路話路信號只需300～3KHz，因此，利用頻分多路復(fù)用技術(shù)，可以在同一根雙絞線上同時傳輸多達(dá)24路電話信號。而光纜的采用，則更增加了通信鏈路的頻帶寬度，可同時傳輸上千路電話和數(shù)十路電視信號。
4、正交頻分復(fù)用技術(shù)(OFDM)OFDM(正交頻分復(fù)用技術(shù))是一種無線環(huán)境下的高速傳輸技術(shù)。眾所周知，無線信道的頻率響應(yīng)曲線大多是非平坦的，而OFDM技術(shù)的主要思想就是在頻域內(nèi)將給定信道分成許多正交子信道，在每個子信道上使用一個子載波進(jìn)行調(diào)制，并且各子載波并行傳輸。這樣，盡管總的信道是非平坦的，具有頻率選擇性，但是每個子信道是相對平坦的，在每個子信道上進(jìn)行的是窄帶傳輸，信號帶寬小于信道的相應(yīng)帶寬，因此就可以大大消除信號波形間的干擾。由于在OFDM系統(tǒng)中各個子信道的載波相互正交，于是它們的頻譜是相互重疊的，這樣不但減小了子載波間的相互干擾，同時又提高了頻譜利用率。OFDM技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn)(1)OFDM是一種多載波調(diào)制方式，和單載波調(diào)制方式相比，多載波調(diào)制的主要優(yōu)點(diǎn)是具有抗無線信道時間彌散的特性，克服多徑效應(yīng)。可以通過增加循環(huán)前綴減小碼間干擾。
(2)多載波系統(tǒng)對頻率選擇性衰落的抵抗力很強(qiáng)，這是因?yàn)轭l率選擇性衰落在某一時刻只會影響一定數(shù)量的子載波，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時可以通過交織和前向糾錯編碼等方法成功地修補(bǔ)在這些子載波上較差的信號。
(3)OFDM可以用FFT算法來實(shí)現(xiàn)，采用日益成熟的數(shù)字信號處理技術(shù)可以使系統(tǒng)用簡單的混頻和積分就能夠很好地分離各個子信道，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)相對較簡單，系統(tǒng)成本低。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種電力線載波通信中的直接調(diào)制發(fā)射機(jī)及直接調(diào)制方法，該發(fā)射機(jī)具有HPLM(指寬帶高速電力載波通信系統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)器)通信速率50Kbps，HPLM直接通信距離≥100米，實(shí)現(xiàn)Internet接入。
技術(shù)方案本發(fā)明的發(fā)送器的用途是生成和發(fā)送信息。隨著4G數(shù)據(jù)率的增加，對未受干擾信號的需求也隨之增長。增加容量的一個有效途徑是增加頻率復(fù)用，隨著小區(qū)規(guī)模為適應(yīng)更多的頻率復(fù)用而變得越來越小，基站也要求變得更小。更小的小區(qū)規(guī)模只需較少的發(fā)送功率即可到達(dá)小區(qū)邊緣，盡管降低小區(qū)內(nèi)的干擾要提高系統(tǒng)工程的質(zhì)量。所以本發(fā)明使用了正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)，數(shù)模變換器(DAC)是發(fā)送器件的重要組成部分，需要較高的變換速度以使失真最小，特別是帶有OFDM信號的高PAVR。通常數(shù)據(jù)需要額外采樣2.5至4倍；通過增加DAC的抽樣率，即可降低采樣間的步長，由此使失真降至最低。在發(fā)送器件的基帶處理部分，信號采用IFFT編碼、調(diào)制、變換，并添加循環(huán)擴(kuò)展。動態(tài)數(shù)據(jù)包分配或動態(tài)頻率選擇技術(shù)可以增加系統(tǒng)的容量，移動終端的反饋需要實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)，而基帶處理必須足夠快，由此支持高速數(shù)據(jù)率。
本發(fā)明的電力線載波通信系統(tǒng)中的直接調(diào)制發(fā)射機(jī)由數(shù)模轉(zhuǎn)換器、有源低通濾波器、反向比例放大器、無源低通濾波器、射極跟隨器、正交調(diào)制器、無源帶通濾波器、正向比例放大器、電力線耦合器順序串聯(lián)組成，數(shù)模轉(zhuǎn)換器接收待發(fā)出的通信信號，電力線耦合器與外部的電力線相接。
數(shù)模轉(zhuǎn)換器中的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路“U100”有兩路輸出，即第一路轉(zhuǎn)換輸出“IoA”和第二路轉(zhuǎn)換輸出“IoB”，該兩路輸出分別接有源低通濾波器中的運(yùn)算放大器“U101”、“U102”的反相信號輸入端，運(yùn)算放大器的兩輸出端“OUT1”、“OUT2”為有源低通濾波器的輸出端。
有源低通濾波器的兩輸出端“OUT1”、“OUT2”分別經(jīng)電阻“R106”、“R107”接入反向比例放大器中的運(yùn)算放大器“U103”、“U104”的反向信號輸入端，兩運(yùn)算放大器的輸出端為反向比例放大器的兩輸出端。
反向比例放大器的兩輸出端分別接無源低通濾波器的輸入端，無源低通濾波器的兩輸出端分別為“OUT3”、“OUT4”。
無源低通濾波器的兩輸出端“OUT3”、“OUT4”分別接入射極跟隨器中的運(yùn)算放大器“U105”的兩正相輸入端，運(yùn)算放大器“U105”的兩反向輸入端與兩輸出端分別相接，構(gòu)成射極跟隨器，運(yùn)算放大器“U105”的兩輸出端“OUT5”、“OUT6”為射極跟隨器的輸出端。
射極跟隨器的兩輸出端“OUT5”、“OUT6”分別接入正交調(diào)制器的兩輸入端“Iin”、“Qin”，正交調(diào)制器的輸出端“RF”與無源帶通濾波器的輸入端“IN”相接。
無源帶通濾波器的輸入端與正交調(diào)制器的輸出端相接，其輸出端“OUT7”接入正向比例放大器中運(yùn)算放大器“U106”的正向輸入端。
正向比例放大器中運(yùn)算放大器“U106”的正向輸入端為正向比例放大器的輸入端，運(yùn)算放大器“U106”的輸出端“OUT8”為正向比例放大器的輸出端。
本發(fā)明的電力線載波通信系統(tǒng)中的直接調(diào)制發(fā)射機(jī)的直接調(diào)制方法為1)輸入數(shù)據(jù)的幀格式為實(shí)部與虛部交替，送入數(shù)模轉(zhuǎn)換器內(nèi)，數(shù)據(jù)的實(shí)部與虛部按不同的時序進(jìn)行轉(zhuǎn)換，時鐘頻率遠(yuǎn)大于采樣頻率，近似認(rèn)為數(shù)據(jù)實(shí)部與虛部的轉(zhuǎn)換是同步的，2)經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換后得到兩路正交的模擬信號，記做I、Q信號，將I、Q兩路信號經(jīng)過有源低通濾波器濾除噪聲，3)將上一步產(chǎn)生的兩路信號再使用反向比例放大器進(jìn)行放大，其放大倍數(shù)為2，4)將上一步產(chǎn)生的兩路信號分別經(jīng)過電阻電容組成的五階無源低通濾波器(4)，此低通濾波器的截止頻率為100KHz，5)將經(jīng)過無源低通濾波器處理的信號經(jīng)過運(yùn)算放大器“U105”組成的射極跟隨器進(jìn)行匹配，使用第一組電容“C107、C10”與第二組電容“C102、C108”濾除電源的干擾，6)經(jīng)過射極跟隨器(5)匹配后輸出的信號必須達(dá)到正交調(diào)制器的電壓限制，也就是電壓須小于1.5V，故分別使用第一組電阻“R117、R123”與第二組電阻“R118、R126”進(jìn)行分壓，正交調(diào)制器的本振由晶體振蕩器加外圍電路提供，其諧振頻率約為10.7MHz，信號經(jīng)過正交調(diào)制后生成中頻信號，信號帶寬為200KHz，7)由正交調(diào)制后生成的中頻信號再通過由陶瓷濾波器組成的無源帶通濾波器進(jìn)行濾波，帶通濾波器的帶寬為200KHz，8)將上一步經(jīng)過帶通濾波器的信號使用集成運(yùn)算放大器所組成的正向比例放大器進(jìn)行放大，比例放大器的放大倍數(shù)為2，9)由上一步產(chǎn)生的信號經(jīng)過電力線耦合器耦合后發(fā)射出去。
具體過程如下1、輸入的數(shù)據(jù)經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)行QPSK調(diào)制，再進(jìn)行IFFT變換后加入循環(huán)前綴，然后進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)的幀格式為實(shí)部與虛部交替，送入數(shù)模轉(zhuǎn)換器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器為時分復(fù)用，即數(shù)據(jù)的實(shí)部與虛部按不同的時序進(jìn)行轉(zhuǎn)換，其中需要解決的問題是數(shù)據(jù)的實(shí)部與虛部的同步問題，由于FPGA的工作頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于信號的采樣頻率，所以近似認(rèn)為兩者是同步的。
2、經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換后得到兩路正交的模擬信號，記做I、Q信號，由于數(shù)模轉(zhuǎn)換產(chǎn)生了噪聲，所以將I、Q兩路信號經(jīng)過低通濾波器濾除帶外噪聲，然后再用運(yùn)算放大器放大2倍，再經(jīng)過五階LC低通網(wǎng)絡(luò)，其截止頻率為100KHz。五階LC低通網(wǎng)絡(luò)由軟件進(jìn)行仿真，其帶內(nèi)平坦，帶外衰減大。
3、經(jīng)過上一步處理的信號達(dá)到正交調(diào)制器的電壓限制(＜1.5V)，正交調(diào)制器的本振由晶體振蕩器加外圍電路提供，其諧振頻率約為10.7MHz，信號經(jīng)過正交調(diào)制后生成中頻信號，信號帶寬為200K，為了減少本振泄露和鏡像的影響，設(shè)計(jì)中用LC電路加以匹配濾波。
4、由上一步生成的中頻信號再通過陶瓷濾波器低通濾波，因?yàn)樘沾蔀V波器的帶內(nèi)特性很好，低通濾波后再用集成運(yùn)算放大器進(jìn)行放大。
5、由上一步生成的中頻信號經(jīng)過電力線耦合器耦合后發(fā)射出去。
有益效果提高電力線網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量。多載波調(diào)制技術(shù)(本發(fā)明使用OFDM技術(shù))對于傳輸突發(fā)性的Internet數(shù)據(jù)流是個理想的網(wǎng)絡(luò)。即便是在配電網(wǎng)受到嚴(yán)重干擾的情況下，OFDM也可提供高帶寬并且保證帶寬傳輸效率，而且適當(dāng)?shù)募m錯技術(shù)可以確?？煽康臄?shù)據(jù)傳輸。即便是在配電網(wǎng)受到嚴(yán)重干擾的情況下，OFDM也可提供高帶寬并且保證帶寬傳輸效率，而且適當(dāng)?shù)募m錯技術(shù)可以確?？煽康臄?shù)據(jù)傳輸。
本發(fā)明的最終效果(1)、HPLM通信速率 56Kbps，(2)、HPLM直接通信距離 100米，(3)、實(shí)現(xiàn)Internet接入，


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)框圖，圖2是本發(fā)明的數(shù)模轉(zhuǎn)換器和有源低通濾波器的電原理圖，圖3是本發(fā)明的反向比例放大器與無源低通濾波器的電原理4是本發(fā)明的射極跟隨器、正交調(diào)制器與無源帶通濾波器的電原理5是本發(fā)明的正向比例放大器的電原理圖。
具體實(shí)施例方式
主要器件中要有中文名稱——電路圖中的編號——元件的型號·數(shù)模轉(zhuǎn)換器U100DAC7802·正交調(diào)制器U106MIQA-10M·運(yùn)算放大器U101OPA602·運(yùn)算放大器U102OPA602·運(yùn)算放大器U103OPA602·運(yùn)算放大 U104OPA602·運(yùn)算放大器U105TL072·運(yùn)算放大器U108LMH6714本發(fā)明是一種電力線載波通信中的直接調(diào)制發(fā)射機(jī)，主要包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器、比例放大器、正交調(diào)制器、濾波器、放大器、電力線耦合器，其具體工作機(jī)理如下(1)數(shù)模轉(zhuǎn)換器將采集到的數(shù)據(jù)按實(shí)部和虛部以時分的方式依次進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，得到兩路模擬信號，一路為信號的實(shí)部，另一路為信號的虛部，(2)將上一步得到的兩路模擬信號進(jìn)行低通濾波，該低通濾波器由運(yùn)放器(OPA602)、電阻R100和電容C114組成，低通濾波后再使用比例放大器進(jìn)行匹配，該射極跟隨器由運(yùn)放器(OP602)、R102和R103組成，其放大倍數(shù)為2倍。
(3)將上一步得到的兩路信號進(jìn)行低通濾波，該低通濾波器由5階LC濾波電路組成，低通濾波后經(jīng)過放大器，該放大器由運(yùn)放(TL072)組成，放大后使用正交調(diào)制器(IQ1OM)進(jìn)行正交調(diào)制，得到射頻信號，正交調(diào)制器的本振由晶振(TCXO)經(jīng)放大器(LMH6502)放大后提供。
(4)將上一步中經(jīng)過正交調(diào)制后的射頻信號進(jìn)行低通濾波，該濾波器為陶瓷濾波器U107。
(5)將上一步中得到的信號經(jīng)過放大后，該放大電路由集成運(yùn)放(LMH6714)及外圍電路組成，放大后的信號通過電力線耦合器進(jìn)入接收端。
直接調(diào)制發(fā)射機(jī)由數(shù)模轉(zhuǎn)換器1、有源低通濾波器2、反向比例放大器3、無源低通濾波器4、射極跟隨器5、正交調(diào)制器6、無源帶通濾波器7、正向比例放大器8、電力線耦合器9順序串聯(lián)組成，數(shù)模轉(zhuǎn)換器1接收待發(fā)出的通信信號，電力線耦合器9與外部的電力線相接。
數(shù)模轉(zhuǎn)換器1中的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路“U100”有兩路輸出，即第一路轉(zhuǎn)換輸出“IoA”和第二路轉(zhuǎn)換輸出“IoB”，該兩路輸出分別接有源低通濾波器2中的運(yùn)算放大器“U101”、“U102”的反相信號輸入端，運(yùn)算放大器的兩輸出端“OUT1”、“OUT2”為有源低通濾波器2的輸出端。有源低通濾波器2的兩輸出端“OUT1”、“OUT2”分別經(jīng)電阻“R106”、“R107”接入反向比例放大器3中的運(yùn)算放大器“U103”、“U104”的反向信號輸入端，兩運(yùn)算放大器的輸出端為反向比例放大器3的兩輸出端。反向比例放大器3的兩輸出端分別接無源低通濾波器4的輸入端，無源低通濾波器4的兩輸出端分別為“OUT3”、“OUT4”。無源低通濾波器4的兩輸出端“OUT3”、“OUT4”分別接入射極跟隨器5中的運(yùn)算放大器“U105”的兩正相輸入端，運(yùn)算放大器“U105”的兩反向輸入端與兩輸出端分別相接，構(gòu)成射極跟隨器5，運(yùn)算放大器“U105”的兩輸出端“OUT5”、“OUT6”為射極跟隨器5的輸出端。射極跟隨器5的兩輸出端“OUT5”、“OUT6”分別接入正交調(diào)制器6的兩輸入端“Iin”、“Qin”，正交調(diào)制器6的輸出端“RF”與無源帶通濾波器7的輸入端“IN”相接。無源帶通濾波器7的輸入端與正交調(diào)制器6的輸出端相接，其輸出端“OUT7”接入正向比例放大器(8)中運(yùn)算放大器“U106”的正向輸入端。正向比例放大器8中運(yùn)算放大器“U106”的正向輸入端為正向比例放大器8的輸入端，運(yùn)算放大器“U106”的輸出端“OUT8”為正向比例放大器8的輸出端。
電力線載波通信系統(tǒng)中的直接調(diào)制發(fā)射機(jī)的直接調(diào)制方法1)輸入數(shù)據(jù)的幀格式為實(shí)部與虛部交替，送入數(shù)模轉(zhuǎn)換器1內(nèi)，數(shù)據(jù)的實(shí)部與虛部按不同的時序進(jìn)行轉(zhuǎn)換，時鐘頻率遠(yuǎn)大于采樣頻率，近似認(rèn)為數(shù)據(jù)實(shí)部與虛部的轉(zhuǎn)換是同步的，2)經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換后得到兩路正交的模擬信號，記做I、Q信號，將I、Q兩路信號經(jīng)過有源低通濾波器2濾除噪聲，3)將上一步產(chǎn)生的兩路信號再使用反向比例放大器3進(jìn)行放大，其放大倍數(shù)為2，4)將上一步產(chǎn)生的兩路信號分別經(jīng)過電阻電容組成的五階無源低通濾波器(4)，此低通濾波器的截止頻率為100KHz，5)將經(jīng)過無源低通濾波器4處理的信號經(jīng)過運(yùn)算放大器“U105”組成的射極跟隨器(5)進(jìn)行匹配，使用第一組電容“C107、C10”與第二組電容“C102、C108”濾除電源的干擾，6)經(jīng)過射極跟隨器5匹配后輸出的信號必須達(dá)到正交調(diào)制器6的電壓限制，也就是電壓須小于1.5V，故分別使用第一組電阻“R117、R123”與第二組電阻“R118、R126”進(jìn)行分壓，正交調(diào)制器6的本振由晶體振蕩器加外圍電路提供，其諧振頻率約為10.7MHz，信號經(jīng)過正交調(diào)制后生成中頻信號，信號帶寬為200KHz，7)由正交調(diào)制后生成的中頻信號再通過由陶瓷濾波器組成的無源帶通濾波器7進(jìn)行濾波，帶通濾波器的帶寬為200KHz，8)將上一步經(jīng)過帶通濾波器的信號使用集成運(yùn)算放大器所組成的正向比例放大器8進(jìn)行放大，比例放大器的放大倍數(shù)為2，9)由上一步產(chǎn)生的信號經(jīng)過電力線耦合器(9)耦合后發(fā)射出去。
發(fā)送端調(diào)制過程(1)串并緩存器將信息序列分解成Nf比特的幀，每一幀中的Nf比特被分成 組(子信道數(shù))，其中第i組(第i組子信道)被分配 比特，且Σl=1N~n~i=Nf;]]>(2)將多載波各個子信道看作 個獨(dú)立的DQPSK信道所組成，每一條信道以符號速率1/T進(jìn)行操作(注每個信道可采用不同的星座)，第i條信道使用Mi=2ni]]>個信號點(diǎn)；用Xk(k=0,1,...,N~-1)]]>表示相應(yīng)于各子信道上的信息符號的復(fù)信號點(diǎn)；(3)使用逆DFT(IDFT)調(diào)制符號{Xk}到 個子載波。為了等價(jià) 個DQPSK調(diào)制載波。采用共軛擴(kuò)展方法實(shí)現(xiàn)。
首先共軛擴(kuò)展N=2·N~]]>XN-k=Xk*,]]>k=1,...,N~-1]]>且X0′=Re(X0),]]>XN~=Im(X0)]]>從而IDFT的輸入數(shù)據(jù)為[Re(X0)X1X2...XN~-1Im(X0)XN~-1*...X2*X1*];]]>其次實(shí)現(xiàn)N點(diǎn)IDFT，產(chǎn)生實(shí)序列xn=1N·Σk=0N-1Xkej2πnk/N,n=0,1,...,N-1,]]>式中， 是標(biāo)度因子；(4)加入M個循環(huán)前綴，組成一幀發(fā)送序列x-M，…，x0，…，xN-1；(5)對應(yīng)時域連續(xù)信號為x(t)=1N·Σk=0N-1XkeJ2πkl/T,Tcp≤t≤T,]]>子載波的頻率為fk＝k/T，k=0,1,...,N~.]]>離散域序列的取值{xn}表示x(t)在t＝nT/N時刻的抽樣值，其中n＝-M，…，0，1，…，N-1。信號樣值{xn}通過D/A變換器，在理想情況下，輸出信號波形為x(t)。
權(quán)利要求
1.一種電力線載波通信系統(tǒng)中的直接調(diào)制發(fā)射機(jī)，其特征在于該發(fā)射機(jī)由數(shù)模轉(zhuǎn)換器(1)、有源低通濾波器(2)、反向比例放大器(3)、無源低通濾波器(4)、射極跟隨器(5)、正交調(diào)制器(6)、無源帶通濾波器(7)、正向比例放大器(8)、電力線耦合器(9)順序串聯(lián)組成，數(shù)模轉(zhuǎn)換器(1)接收待發(fā)出的通信信號，電力線耦合器(9)與外部的電力線相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力線載波通信系統(tǒng)中的直接調(diào)制發(fā)射機(jī)，其特征在于數(shù)模轉(zhuǎn)換器(1)中的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路“U100”有兩路輸出，即第一路轉(zhuǎn)換輸出“IoA”和第二路轉(zhuǎn)換輸出“IoB”，該兩路輸出分別接有源低通濾波器(2)中的運(yùn)算放大器“U101”、“U102”的反相信號輸入端，運(yùn)算放大器的兩輸出端“OUT1”、“OUT2”為有源低通濾波器(2)的輸出端。
3.根掘權(quán)利要求1所述的電力線載波通信系統(tǒng)中的直接調(diào)制發(fā)射機(jī)，其特征在于有源低通濾波器(2)的兩輸出端“OUT1”、“OUT2”分別經(jīng)電阻“R106”、“R107”接入反向比例放大器(3)中的運(yùn)算放大器“U103”、“U104”的反向信號輸入端，兩運(yùn)算放大器的輸出端為反向比例放大器(3)的兩輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力線載波通信系統(tǒng)中的直接調(diào)制發(fā)射機(jī)，其特征在于反向比例放大器(3)的兩輸出端分別接無源低通濾波器(4)的輸入端，無源低通濾波器(4)的兩輸出端分別為“OUT3”、“OUT4”。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力線載波通信系統(tǒng)中的直接調(diào)制發(fā)射機(jī)，其特征在于無源低通濾波器(4)的兩輸出端“OUT3”、“OUT4”分別接入射極跟隨器(5)中的運(yùn)算放大器“U105”的兩正相輸入端，運(yùn)算放大器“U105”的兩反向輸入端與兩輸出端分別相接，構(gòu)成射極跟隨器(5)，運(yùn)算放大器“U105”的兩輸出端“OUT5”、“OUT6”為射極跟隨器(5)的輸出端。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力線載波通信系統(tǒng)中的直接調(diào)制發(fā)射機(jī)，其特征在于射極跟隨器(5)的兩輸出端“OUT5”、“OUT6”分別接入正交調(diào)制器(6)的兩輸入端“Iin”、“Qin”，正交調(diào)制器(6)的輸出端“RF”與無源帶通濾波器(7)的輸入端“IN”相接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力線載波通信系統(tǒng)中的直接調(diào)制發(fā)射機(jī)，其特征在于無源帶通濾波器(7)的輸入端與正交調(diào)制器(6)的輸出端相接，其輸出端“OUT7”接入正向比例放大器(8)中運(yùn)算放大器“U106”的正向輸入端。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力線載波通信系統(tǒng)中的直接調(diào)制發(fā)射機(jī)，其特征在于正向比例放大器(8)中運(yùn)算放大器“U106”的正向輸入端為正向比例放大器(8)的輸入端，運(yùn)算放大器“U106”的輸出端“OUT8”為正向比例放大器(8)的輸出端。
9.一種如權(quán)利要求1所述的電力線載波通信系統(tǒng)中的直接調(diào)制發(fā)射機(jī)的直接調(diào)制方法，其特征在于直接調(diào)制的步驟為1)輸入數(shù)據(jù)的幀格式為實(shí)部與虛部交替，送入數(shù)模轉(zhuǎn)換器(1)內(nèi)，數(shù)據(jù)的實(shí)部與虛部按不同的時序進(jìn)行轉(zhuǎn)換，時鐘頻率遠(yuǎn)大于采樣頻率，近似認(rèn)為數(shù)據(jù)實(shí)部與虛部的轉(zhuǎn)換是同步的，2)經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換后得到兩路正交的模擬信號，記做I、Q信號，將I、Q兩路信號經(jīng)過有源低通濾波器(2)濾除噪聲，3)將上一步產(chǎn)生的兩路信號再使用反向比例放大器(3)進(jìn)行放大，其放大倍數(shù)為2，4)將上一步產(chǎn)生的兩路信號分別經(jīng)過電阻電容組成的五階無源低通濾波器(4)，此低通濾波器的截止頻率為100KHz，5)將經(jīng)過無源低通濾波器(4)處理的信號經(jīng)過運(yùn)算放大器“U105”組成的射極跟隨器(5)進(jìn)行匹配，使用第一組電容“C107、C10”與第二組電容“C102、C108”濾除電源的干擾，6)經(jīng)過射極跟隨器(5)匹配后輸出的信號必須達(dá)到正交調(diào)制器(6)的電壓限制，也就是電壓須小于1.5V，故分別使用第一組電阻“R117、R123”與第二組電阻“R118、R126”進(jìn)行分壓，正交調(diào)制器(6)的本振由晶體振蕩器加外圍電路提供，其諧振頻率約為10.7MHz，信號經(jīng)過正交調(diào)制后生成中頻信號，信號帶寬為200KHz，7)由正交調(diào)制后生成的中頻信號再通過由陶瓷濾波器組成的無源帶通濾波器(7)進(jìn)行濾波，帶通濾波器的帶寬為200KHz，8)將上一步經(jīng)過帶通濾波器的信號使用集成運(yùn)算放大器所組成的正向比例放大器(8)進(jìn)行放大，比例放大器的放大倍數(shù)為2，9)由上一步產(chǎn)生的信號經(jīng)過電力線耦合器(9)耦合后發(fā)射出去。
全文摘要
電力線載波通信中的直接調(diào)制發(fā)射機(jī)及直接調(diào)制方法是一種用于在電力線中高速傳輸數(shù)據(jù)信號的電力線載波通信系統(tǒng)中的直接調(diào)制發(fā)射機(jī)及直接調(diào)制方法，該發(fā)射機(jī)具有HPLM(指寬帶高速電力載波通信系統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)器)通信速率≥50Kbps，HPLM直接通信距離≥100米，實(shí)現(xiàn)Internet接入。該發(fā)射機(jī)由數(shù)模轉(zhuǎn)換器(1)、有源低通濾波器(2)、反向比例放大器(3)、無源低通濾波器(4)、射極跟隨器(5)、正交調(diào)制器(6)、無源帶通濾波器(7)、正向比例放大器(8)、電力線耦合器(9)順序串聯(lián)組成，數(shù)模轉(zhuǎn)換器(1)接收待發(fā)出的通信信號，電力線耦合器(9)與外部的電力線相接。
文檔編號H04B1/02GK1996775SQ20061009671
公開日2007年7月11日 申請日期2006年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月10日
發(fā)明者于東海, 張志云, 李桑, 鄒采榮 申請人:東南大學(xué)