[发明专利]一种用于低压电力线载波通信系统的调制解调方法和芯片

说明书

本发明公开了一种用于低压电力线载波通信系统的调制解调方法和芯片，对低压电力线载波通信系统用户端要发送的原始信息进行帧封装、BFSK载波调制、数字滤波，最后经发送模拟前端电路输出到低压电力线；从低压电力线上接收信号，通过可编程数字滤波器进行数字滤波，消除高频、低频干扰信息后得到载波中心频率附近、信息带宽范围内的载波信号，采用COSTAS环法实现本地载波同步，对载波同步后的信息去除信号中的窄脉冲，对滤除窄脉冲后的信息进行码原同步，对码原同步后的信息进行解封装。本发明具备抗高噪声、高衰减和突发干扰等特点，可实现较高的信息码传输速率和可选配的载波频率，为电力线载波通信系统中的PHY设备提供低成本高性能的AISC解决方案。

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体的说是一种调制解调方法及调制解调芯片，可广泛用于低压电力线载波通信系统用户端中，尤其适合应用在低压电力线载波抄表系统中。

背景技术

低压电力线载波通信（Low Power Line Communication，Low PLC）是指利用现有的坚固可靠的低压220V线路作为通信载体，通过载波方式将数字信号进行高速传输的技术。该技术具备布线组网施工量小、传输线路稳定可靠、路由合理等特点。

然而，低压电力线上的信号衰减特性和干扰特性非常复杂，而且随机性、时变性大。同时现有的低压电力线通信设备的信息传输速率低、传输效率低。如何解决以上问题对低压电力线载波通信系统中PHY层设备的设计提出了很高的要求，开发一种适合我国电力线通信特点的高性能、低成本的终端设备是该术领域内的一个重要课题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种用于低压电力线载波通信的调制解调方法和调制解调芯片，以提高信息传输速率，有效降低误码率，提高抄表效率。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于低压电力线载波通信系统的调制解调方法，包括以下步骤：

S1：对低压电力线载波通信系统用户端要发送的原始信息通过封装模块进行帧封装，加入前导码和帧定界符，封装后的信息通过载波调制模块进行载波调制，再通过数字滤波模块进行滤波，最后经发送模拟前端电路输出到低压电力线；

S2：从低压电力线上接收信号，经过低压电力线载波通信系统用户端的模拟接收电路处理后通过可编程数字滤波器进行数字滤波，消除高频、低频干扰信息后得到载波中心频率附近、信息带宽范围内的载波信号，然后通过载波同步模块实现本地载波同步；载波同步后的信息再进入脉冲噪声滤波模块，去除信号中的窄脉冲，便于可靠实现码原同步；滤除窄脉冲后的信息进入码原同步模块，实现码原同步状态的扑获、跟随和自恢复；码原同步后的信息进入解封装模块，完成对信息的解封装。

步骤S1中前导码为0x00_FF_AA_AA_AA，帧定界符为0x6C；其中：前导码中的0x00用于载波f0的接收载波同步，前导码中的0xFF用于载波f1的接收载波同步，f0≠f1；前导码中的0xAA_AA_AA用于接收码原同步；帧定界符0x6C用于信息的解封装。

解封装模块，通过搜索前导码和帧定界符序列，完成对信息的解封装。

步骤S1中载波调制模块采用BFSK调制方法进行载波调制，载波为中心频率可变的载波，载波频率可编程。

步骤S2中可编程数字滤波器的RTL设计为采用多级乘法器并行与串行协同工作。

步骤S2中载波同步模块采用COSTA环实现本地载波同步；COSTA环主要由压控振荡器、直接数字频率合成器、低通滤波器、鉴相器及环路滤波器组成；COSTA环中的鉴相器为反正切鉴相，采用CORDIC算法实现，环路滤波器采用二阶滤波器。

一种实施上述方法的调制解调芯片，包括发送部分和接收部分：