專利名稱：電力線數(shù)字通信家電網(wǎng)絡(luò)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種家電網(wǎng)絡(luò)，尤指一種使用電力線實(shí)現(xiàn)數(shù)字通信的家電網(wǎng)絡(luò)。
背景技術(shù)：
目前，隨著人們生活水平的提高，各種各樣的家用電器，如電視機(jī)、錄像機(jī)、DVD等，已被人們廣泛應(yīng)用，大大豐富了人們的家庭生活內(nèi)容，各人們帶來(lái)無(wú)窮的樂(lè)趣。
然而，上述眾多的家用電器設(shè)備之間的信號(hào)傳輸都是通過(guò)各式各樣的接口和一根或多根信號(hào)線連接來(lái)實(shí)現(xiàn)，使用很不方便，還會(huì)影響美觀。并且上述家用電器設(shè)備的信號(hào)輸入、輸出端口大都采用標(biāo)注英文，普通用戶難以看懂，容易接錯(cuò)。對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，在使用眾多家電設(shè)備的時(shí)候，最簡(jiǎn)便的方法就是只需接上電力線，別的連線都不需要另外連接，打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)機(jī)器就能正常工作。
用電力線進(jìn)行載波通信的方法很早就有人使用，但這種載波通信一般只限于語(yǔ)音信號(hào)和控制信號(hào)傳輸，其工作頻率一般很低，只有幾KHz到幾MHz范圍之內(nèi)。由于視頻信號(hào)的帶寬一般要求很高，如我國(guó)的PAL電視制式，視頻帶寬一般為6MHz，如用模擬信號(hào)傳輸技術(shù)，同時(shí)能夠進(jìn)行電視圖像信號(hào)和電視伴音信號(hào)傳輸，其載波的頻率必須選得很高，達(dá)30MHz以上，如要實(shí)現(xiàn)多路視頻信號(hào)傳輸或者高清視頻信號(hào)傳輸，載波頻率還要取得更高，需要300MHz以上，而載波頻率取得很高，又會(huì)帶來(lái)很多難以解決的技術(shù)問(wèn)題。
由于電力線路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，且大都是開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，即沒(méi)有金屬外殼屏蔽，很容易產(chǎn)生電磁輻射和干擾，并且每段線路對(duì)信號(hào)的特征阻抗都不一樣，容易產(chǎn)生駐波反射，以及用電設(shè)備的阻抗不是一個(gè)恒定值，因此高頻載波信號(hào)在電力線路中衰減、輻射、干擾，很嚴(yán)重。另外，電力線路電壓很高，安全問(wèn)題也比較難解決。因此，電力線路載波通信技術(shù)一直沒(méi)有在視頻通信技術(shù)方面得到應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種電力線數(shù)字通信家電網(wǎng)絡(luò)，從而解決目前家電網(wǎng)絡(luò)中眾多電子設(shè)備接口連線多和連接復(fù)雜的問(wèn)題。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為一種電力線數(shù)字通信家電網(wǎng)絡(luò)，其包括多個(gè)電子設(shè)備、連接多個(gè)電子設(shè)備的電力線路和二設(shè)置于上述電力線路兩端的高頻阻波裝置，上述每一電子設(shè)備的輸出輸入端安裝有一數(shù)字調(diào)制解調(diào)器，該數(shù)字調(diào)制解調(diào)器與每一電子設(shè)備共用一根電力線，上述每一電子設(shè)備的電源輸入端均安裝了一高頻阻波器。
所述數(shù)字調(diào)制解調(diào)器安裝于每一電子設(shè)備內(nèi)部。
所述數(shù)字調(diào)制解調(diào)器的調(diào)制部分依次包括數(shù)字信號(hào)處理模塊、數(shù)字信號(hào)編碼模塊和數(shù)字信號(hào)調(diào)制模塊，解調(diào)部分依次包括數(shù)字信號(hào)解調(diào)模塊和數(shù)字信號(hào)譯碼模塊。
所述高頻阻波器由一差模電感組成。
所述高頻阻波器由兩個(gè)分立電感組成。
本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明通過(guò)在家電網(wǎng)絡(luò)中每一電子設(shè)備的輸出輸入端安裝數(shù)字調(diào)制解調(diào)器，將通信信號(hào)數(shù)字化后通過(guò)電力線路傳輸以實(shí)現(xiàn)解決目前家電網(wǎng)絡(luò)中眾多電子設(shè)備接口連線多和連接復(fù)雜的問(wèn)題。


圖1是本發(fā)明電力線數(shù)字通信家電網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)傳輸?shù)墓ぷ髟韴D；圖2是本發(fā)明電力線數(shù)字通信家電網(wǎng)絡(luò)中需傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)調(diào)制原理圖；圖3是本發(fā)明電力線數(shù)字通信家電網(wǎng)絡(luò)中需傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)解調(diào)原理圖；圖4是本發(fā)明電力線數(shù)字通信家電網(wǎng)絡(luò)16QAM調(diào)制原理的影射圖；圖5是本發(fā)明電力線數(shù)字通信家電網(wǎng)絡(luò)QAM調(diào)制原理的各種影射圖；圖6是本發(fā)明電力線數(shù)字通信家電網(wǎng)絡(luò)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
利用數(shù)字技術(shù)，把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行壓縮處理，同時(shí)選用先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)調(diào)制技術(shù)，還可以充分利用載波的頻譜資源。例如模擬調(diào)制信號(hào)的載波頻率必須高于調(diào)制頻率的三倍以上，而數(shù)字信號(hào)調(diào)制，用最簡(jiǎn)單的QPSK調(diào)制(正交調(diào)相)，一個(gè)赫茲載波信號(hào)可以傳輸2bit數(shù)字信號(hào)，如用256QAM調(diào)制(正交調(diào)幅、調(diào)相)，一個(gè)赫茲載波信號(hào)可以傳輸8bit數(shù)字信號(hào)，或用OFDM調(diào)制(多載波正交調(diào)制)，一個(gè)赫茲載波信號(hào)最高可以傳輸20bit數(shù)字信號(hào)。因此，在電力線載波通信中利用數(shù)字信號(hào)調(diào)制技術(shù)可以大大降低載波的工作頻率，用3.5MHz的帶寬就可以實(shí)現(xiàn)高清電視信號(hào)的傳輸。
請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明信號(hào)電力線數(shù)字通信家電網(wǎng)絡(luò)之間任意兩臺(tái)設(shè)備之間進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)墓ぷ髟砣鐖D所示。以一臺(tái)DVD播放機(jī)和一臺(tái)電視機(jī)為例。
DVD輸出的視頻和音頻信號(hào)如果不是數(shù)字信號(hào)，首先要經(jīng)過(guò)A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換，同時(shí)還需要進(jìn)行信號(hào)壓縮，即信源編碼，這個(gè)過(guò)程我們簡(jiǎn)稱為數(shù)字信號(hào)處理。然后數(shù)字信號(hào)還需要繼續(xù)進(jìn)行編碼，或稱信道編碼。數(shù)字信號(hào)進(jìn)行信道編碼的過(guò)程就是把數(shù)字信號(hào)按bit(位)進(jìn)行分組，組與組之間還可以進(jìn)行組合，最后在每組或每大組的前面插入同步信號(hào)，在每組或每大組的結(jié)尾加上結(jié)束信號(hào)，這種帶有同步和結(jié)束信號(hào)的一組數(shù)字信號(hào)就叫做一幀，數(shù)字信號(hào)都是按一幀一幀地進(jìn)行傳輸?shù)摹?br> 數(shù)字信號(hào)進(jìn)行傳輸?shù)臅r(shí)候必須要進(jìn)行調(diào)制，把數(shù)字信號(hào)調(diào)制在一個(gè)載波上。數(shù)字信號(hào)在進(jìn)行調(diào)制的過(guò)程中，還需要進(jìn)行一次編碼，叫調(diào)制編碼。調(diào)制編碼是數(shù)字信號(hào)在傳輸過(guò)程中最后一次編碼，它是一種代碼編組過(guò)程。如，QPSK調(diào)制是四相制調(diào)制，用相位表示可以分別是45°、135°、225°、315°，或其它相位，對(duì)應(yīng)的調(diào)制信號(hào)可以用兩bit數(shù)字表示00、01、10、11，即共有四組代碼。同理，對(duì)于64QAM調(diào)制方式，則有64組代碼(6bit編碼)。因此，數(shù)字信號(hào)調(diào)制是按代碼的方式傳送信號(hào)的，所以它的傳輸效率很高。
經(jīng)過(guò)調(diào)制編碼的數(shù)字信號(hào)最后被分成兩組，并且還要進(jìn)行數(shù)字/調(diào)幅信號(hào)轉(zhuǎn)換，即把每一組數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)對(duì)應(yīng)幅度的脈沖信號(hào)，得到兩路脈沖調(diào)制信號(hào)I和Q，然后再分別對(duì)正交載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制(調(diào)幅)，最后把兩路正交調(diào)制信號(hào)再相加，就可以輸出一組QAM調(diào)幅、調(diào)相信號(hào)。
請(qǐng)參閱圖2和圖3，載波信號(hào)經(jīng)過(guò)移相后被分成兩路信號(hào)，兩路信號(hào)在相位上相差90°(即正交)，I和Q為兩組(相當(dāng)于一組代碼)數(shù)字/調(diào)幅信號(hào)(方波)。解調(diào)時(shí)必須要先把基準(zhǔn)載波信號(hào)從調(diào)制載波信號(hào)中恢復(fù)，然后分成兩路信號(hào)，其中一路須移相，兩路信號(hào)在相位上相差90°，最后再跟輸入信號(hào)相乘，即可得到兩個(gè)正交數(shù)字調(diào)制信號(hào)(一組代碼信號(hào))輸出。調(diào)制信號(hào)還需進(jìn)一步進(jìn)行譯碼才能得到數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)還要經(jīng)過(guò)多次解碼才能得出音、視頻信號(hào)輸出。
基準(zhǔn)載波信號(hào)恢復(fù)的方法是從同步頭中提取基準(zhǔn)載波信號(hào)的相位信息，然后對(duì)鎖相環(huán)振蕩電路進(jìn)行鎖相，相位鎖定后，鎖相環(huán)振蕩電路的輸出就相當(dāng)于基準(zhǔn)載波，請(qǐng)參閱圖3中的基準(zhǔn)載波恢復(fù)電路LO。
一般QAM調(diào)制除了QPSK(也稱4QAM)是單純的調(diào)相外，其它多種調(diào)制模式都是調(diào)相又調(diào)幅，即I和Q兩路調(diào)制信號(hào)的幅度和相位同時(shí)都要變化。
請(qǐng)參閱圖4和圖5，QAM調(diào)制的階數(shù)越低，編、解碼和調(diào)制就越簡(jiǎn)單，但碼率也會(huì)降低，QAM調(diào)制的最高階數(shù)為8(8比特編碼，即256個(gè)狀態(tài))，相當(dāng)于每赫茲最多能攜帶8比特信息。
因目前數(shù)字電視基本采用MPEG2信源編碼，HDTV高清數(shù)字電視的碼率為19.3Mbps，SDTV標(biāo)清數(shù)字電視的碼率為9Mbps，普通數(shù)字電視(PAL清晰度)的碼率為5Mbps，若選用新的信源編碼標(biāo)準(zhǔn)(如AVS或H.264和MPEG4)，碼率還可以進(jìn)一步降低(1-4倍)。因此選用3.5MHz左右高頻率的載波，和選用64QAM(6比特編碼，每赫茲攜帶6比特信息)，就能滿足傳送HDTV高清數(shù)字電視的碼率要求，基本用不著選用256QAM和OFDM(正交多載波調(diào)制)調(diào)制模式。
如果選用3.5MHz載波信號(hào)，其波長(zhǎng)約等于60米(載波信號(hào)在電力線中的傳播速度約等于光速的三分之二)，四分之一波長(zhǎng)為15米。只要信號(hào)在電力線中的傳輸距離小于四分之一波長(zhǎng)，信號(hào)在線路中產(chǎn)生來(lái)回反射造成的駐波干擾就很小。一般家庭中的電力線路都會(huì)小于15米，因此，載波信號(hào)最高頻率最好選在3.5MHz附近。當(dāng)碼率不需要很高的時(shí)候，如傳輸控制信號(hào)、音頻信號(hào)或標(biāo)清數(shù)字電視信號(hào)，載波信號(hào)的頻率還可以降低，數(shù)字調(diào)制的模式也可以降低(如選用QPSK、8QAM、16QAM、32QAM等)，以提高信號(hào)的抗干擾能力。
請(qǐng)參閱圖6，本發(fā)明電力線數(shù)字通信家電網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)電子設(shè)備(音視頻應(yīng)用設(shè)備A和音視頻應(yīng)用設(shè)備B)、連接多個(gè)電子設(shè)備的電力線路和二高頻阻波器。
本發(fā)明電力線數(shù)字通信家電網(wǎng)絡(luò)的每一個(gè)電子設(shè)備的輸出、輸入口均需安裝一個(gè)數(shù)字調(diào)制、解調(diào)器。且本實(shí)施例的數(shù)字調(diào)制、解調(diào)器都安裝在電子設(shè)備之中，其與電子設(shè)備共同使用一根電力線，其包括有數(shù)字信號(hào)處理模塊、數(shù)字信號(hào)編碼模塊、數(shù)字信號(hào)調(diào)制模塊、數(shù)字信號(hào)解調(diào)模塊和數(shù)字信號(hào)譯碼模塊。由于電子設(shè)備在電源的輸入端都安裝有差模濾波電容器，對(duì)高頻信號(hào)會(huì)造成短路，因此本發(fā)明電力線數(shù)字通信家電網(wǎng)絡(luò)的每一電子設(shè)備電源的輸入端均安裝了一個(gè)高頻阻波器，本實(shí)施例的高頻阻波器采用一個(gè)差模電感或兩個(gè)分立電感組成，其作用是對(duì)高頻阻抗很大，而對(duì)50Hz或60Hz的交流電，阻抗很小。
本發(fā)明電力線數(shù)字通信家電網(wǎng)絡(luò)的高頻阻波器設(shè)置于的電力線路的兩端，以防止高頻信號(hào)逃逸?？梢岳斫猓绻麅蓚€(gè)或多個(gè)電子設(shè)備的電力線都是同插在一組電源插座上，則只需要這組電源插座用高頻阻波器對(duì)其它電力線路進(jìn)行隔離即可；如果兩個(gè)或多個(gè)電子設(shè)備的電力線不是同插在一組電源插座上，而是插在不同地方電源插座上，如一個(gè)在客廳，另一個(gè)在廚房或臥房，則同一電力線路上的其它設(shè)備或電源插座均需要用高頻阻波器進(jìn)行隔離。
可以理解，本發(fā)明電力線數(shù)字通信家電網(wǎng)絡(luò)的每一個(gè)電子設(shè)備的調(diào)制、解調(diào)器最好具有頻譜管理功能，在多個(gè)載波頻率中根據(jù)不同傳送碼率和用途及干擾程度選取最佳之一來(lái)進(jìn)行通信。其可以通過(guò)監(jiān)視鎖相環(huán)工作頻率失調(diào)的情況來(lái)實(shí)現(xiàn)。
載波頻率的選擇以載波中心頻率的1.3倍帶寬為原則，如最高載波頻率約為3.5MHz，則下一個(gè)相鄰載波頻率應(yīng)為2.7MHz，再下一個(gè)相鄰的載波頻率應(yīng)為2.07MHz等等，但具體頻率數(shù)字還要由選用的晶體振蕩頻率來(lái)確定。晶體振蕩頻率是各載波頻率的公倍數(shù)，因?yàn)檩d波頻率一般都是通過(guò)對(duì)晶體振蕩頻率的倍頻來(lái)產(chǎn)生。
此外，在兩個(gè)或多個(gè)電子設(shè)備的電力線通信過(guò)程中，一般都是非對(duì)稱式的，即以一個(gè)為主，另一個(gè)為輔。如DVD與電視機(jī)，DVD主要為發(fā)送數(shù)字信號(hào)，電視機(jī)主要為接收數(shù)字信號(hào)，但電視機(jī)也可以向DVD發(fā)送遙控信號(hào)，即對(duì)于發(fā)送來(lái)說(shuō)，是DVD為主，電視機(jī)為輔，而對(duì)于接收來(lái)說(shuō)，正好相反，是以電視機(jī)為主，DVD為輔。因此，不同功能的電子設(shè)備可以選用不同的調(diào)制、解調(diào)器工作模式。
權(quán)利要求
1.一種電力線數(shù)字通信家電網(wǎng)絡(luò)，其特征在于包括多個(gè)電子設(shè)備、連接多個(gè)電子設(shè)備的電力線路和二設(shè)置于上述電力線路兩端的高頻阻波裝置，上述每一電子設(shè)備的輸出輸入端安裝有一數(shù)字調(diào)制解調(diào)器，該數(shù)字調(diào)制解調(diào)器與每一電子設(shè)備共用一根電力線，上述每一電子設(shè)備的電源輸入端均安裝了一高頻阻波器。
2.如權(quán)利要求1所述的電力線數(shù)字通信家電網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述數(shù)字調(diào)制解調(diào)器安裝于每一電子設(shè)備內(nèi)部。
3.如權(quán)利要求2所述的電力線數(shù)字通信家電網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述數(shù)字調(diào)制解調(diào)器的調(diào)制部分依次包括數(shù)字信號(hào)處理模塊、數(shù)字信號(hào)編碼模塊和數(shù)字信號(hào)調(diào)制模塊，解調(diào)部分依次包括數(shù)字信號(hào)解調(diào)模塊和數(shù)字信號(hào)譯碼模塊。
4.如權(quán)利要求1所述的電力線數(shù)字通信家電網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述高頻阻波器由一差模電感組成。
5.如權(quán)利要求1所述的電力線數(shù)字通信家電網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述高頻阻波器由兩個(gè)分立電感組成。
全文摘要
一種電力線數(shù)字通信家電網(wǎng)絡(luò)，其包括多個(gè)電子設(shè)備、連接多個(gè)電子設(shè)備的電力線路和二設(shè)置于上述電力線路兩端的高頻阻波裝置，上述每一電子設(shè)備的輸出輸入端安裝有一數(shù)字調(diào)制解調(diào)器，該數(shù)字調(diào)制解調(diào)器與每一電子設(shè)備共用一根電力線，上述每一電子設(shè)備的電源輸入端均安裝了一高頻阻波器，本發(fā)明通過(guò)在家電網(wǎng)絡(luò)中每一電子設(shè)備的輸出輸入端安裝數(shù)字調(diào)制解調(diào)器，將通信信號(hào)數(shù)字化后通過(guò)電力線路傳輸以實(shí)現(xiàn)解決目前家電網(wǎng)絡(luò)中眾多電子設(shè)備接口連線多和連接復(fù)雜的問(wèn)題。
文檔編號(hào)H04L12/28GK1734960SQ200410077658
公開(kāi)日2006年2月15日 申請(qǐng)日期2004年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月17日
發(fā)明者陶顯芳 申請(qǐng)人:康佳集團(tuán)股份有限公司