Способ передачи данных и модем
Изобретение относится к области передачи данных по линии электросети. Достигаемый технический результат - улучшение свойств адаптивной режекторной фильтрации для работы в системах передачи данных по линиям электросети. Способ передачи данных характеризуется тем, что модулирует данные на множество несущих с различными несущими частотами, в результате чего получают сигнал передачи; вырезают заданные полосы частот упомянутого сигнала передачи, причем заданные полосы частот, в противном случае, нарушили бы внешнюю передачу; определяют величину ослабления упомянутых соседних несущих, которые расположены рядом с упомянутыми заданными полосами частот и которые могли бы быть ослаблены из-за упомянутого этапа вырезания, и усиливают упомянутые несущие на определенную величину. Модем для передачи данных предназначен для осуществления способа передачи данных. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к способу передачи данных и модему.
Уровень техники
Передача данных по линиям электросети (PLC, ПДС) может создавать помехи для фиксированной широковещательной радиопередачи или других внешних передач данных. Современные модемы ПДС имеют фиксированные режекторные фильтры для полос любительской радиосвязи. Фильтры с фиксированными полосами режекции могут быть воплощены с высокой степенью поглощения и очень крутым наклоном характеристики. Концепции динамической или интеллектуальной режекции позволяют модемам ПДС детектировать и обращаться к фиксированным станциям широковещательной радиопередачи. Частоты, на которых были детектированы передачи радиостанций, должны быть исключены из ПДС. Для того чтобы реализовать это, в передатчике ПДС могут использоваться адаптивные режекторные фильтры для подавления сигнала передачи в заданной полосе частот. Такие адаптивные режекторные фильтры также ослабляют несущие, расположенные рядом или по соседству с упомянутым заданным частотным диапазонам, поскольку режекторные фильтры для динамического подавления частот имеют более слабый наклон характеристики, в частности, в случае, если существует множество отдельных частот, которые требуется вырезать.
Сущность изобретения
Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предусмотреть способ передачи данных и модем, который улучшает свойства адаптивной режекторной фильтрации для работы в системах ПДС.
Эта цель достигается с помощью способа передачи данных, содержащего этапы, на которых:
модулируют упомянутые данные на множество несущих с различными несущими частотами, в результате чего получают сигнал передачи;
вырезают заданные полосы частот упомянутого сигнала передачи, причем эти заданные полосы частот в противном случае нарушили бы внешнюю передачу; и
усиливают несущие, расположенные рядом с упомянутыми заданными полосами частот, которые могли бы быть ослаблены из-за выполнения упомянутого этапа вырезания.
В другом аспекте эта цель достигается с помощью модема, содержащего:
множество модуляторов, каждый из которых выполнен с возможностью модулировать входные данные на одну из множества несущих;
множество усилителей, каждый из которых соединен с одним из упомянутого множества модуляторов;
модуль преобразования, соединенный с упомянутыми усилителями и выполненный с возможностью суммировать сигналы от каждого из упомянутых усилителей для генерирования сигнала передачи;
режекторный фильтр, соединенный с упомянутым модулем преобразования, причем упомянутый режекторный фильтр выполнен с возможностью вырезать заданные полосы частот упомянутого сигнала передачи;
модуль управления вырезанием, соединенный с упомянутым режекторным фильтром и соединенный с упомянутыми усилителями, причем упомянутый модуль управления вырезанием выполнен с возможностью регулировать степень усиления упомянутых усилителей в соответствии с упомянутыми заданными полосами частот.
Краткое описание чертежей
Упомянутые выше и другие цели, свойства и преимущества настоящего изобретения будут более понятны из следующего описания предпочтительных в данное время примерных вариантов воплощения изобретения, которые следует рассматривать, соответственно, с приложенными чертежами, на которых:
на фиг.1 показан спектр передаваемого сигнала с множеством вырезов,
на фиг.2 схематично представлена блок-схема модема с адаптивным режекторным фильтром; и
на фиг.3 схематично представлена блок-схема свойств способа передачи данных.
Подробное описание изобретения
Для того чтобы воплотить гибкие режекторные фильтры, используют фильтры с бесконечным импульсным откликом (IIR, БИО). Соответствующая конструкция фильтра фиксирована в виде аппаратных средств. Коэффициенты фильтра программируют во время работы. Количество вырезов, которые требуется воплотить, и частотные диапазоны, в которых требуется выполнить вырез, определяют после детектирования поступающих радиоуслуг с помощью антенны и с помощью соответствующего измерительного модуля модема или путем отслеживания входных шумов в сети электроснабжения системы линии электропередач. Структура аппаратного фильтра должна быть общей для всех фильтруемых частот и полос пропускания фильтра. Обычно такие обобщенные фильтры имеют слабый наклон характеристики и приводят к ослаблению соседних или расположенных поблизости несущих в схеме мультиплексирования с ортогональным частотным разделением (OFDM, МОЧР), используемой с модемами ПДС.
На фиг.1 показан пример спектра передачи сигнала передачи, где некоторые гибкие режекторные фильтры пропускают частоты. Исходная спектральная плотность мощности (PSD, СПМ) должна составлять -40 дБм, измеряемая с разрешением по полосе пропускания (ResBW) 1 кГц. Например, на фиг.1 частоты вокруг 10,2-11 МГц должны иметь передачу СПМ -40 дБм. Из-за бокового подавления режекторных фильтров на частотах 9,5 МГц и 11,7 МГц спектр передачи данных вокруг 10,2-11 МГц ослаблен на 10 дБ или больше.
Используя модем 200, такой как показан на фиг.2, несущие МОЧР на несущих частотах вокруг 10-11 МГц могут быть усилены, повышены или предварительно искажены, по меньшей мере, приблизительно на ту же величину, в которой их ослабляет слабый наклон характеристики режекторных фильтров. В данном варианте воплощения все передаваемые несущие частоты могут иметь идентичную спектральную плотность мощности. Это повышает отношение сигнал-шум (SNR, ОСШ) в приемнике и позволяет использовать в адаптивной системе МОЧР более высокую совокупность используемых несущих.
На фиг.2 схематично представлена часть МОЧР модема 200, где амплитуды несущих могут быть отрегулированы по отдельности. Данные, представляющие собой полезную нагрузку, передают в Модуль 202 Прямого исправления ошибок (FEC, ПИО). После этого множество n соответствующих квадратурных амплитудных модуляторов (QAM, КАМ) 204_1, 204_2, 204_3, …, 204_n отображают информацию отдельных битов на свои точки комплексной совокупности. Каждый из квадратурных амплитудных модуляторов (КАМ) 204_1, 204_2, 204_3, …, 204_n соединен с одним из множества n усилителей 206_1, 206_2, 206_3, …, 206_n, и соответствующую несущую из множества n несущих умножают на коэффициент упомянутого усилителя. Несущие, для которых известно, что они должны быть вырезаны, уже могут быть подавлены на этом этапе и не поданы для суммирования. Все активные несущие суммируют в модуле 208 преобразования, например в модуле обратного быстрого преобразования Фурье (IFFT, ОБПФ), и будет сгенерирован сигнал передачи в области времени. Из-за слабого бокового подавления систем МОЧР этот сигнал будет дополнительно отфильтрован с помощью гибкого режекторного фильтра 210 и после этого подвергнут цифро-аналоговому преобразованию с помощью цифро-аналогового преобразователя (DAC, ЦАП) 212 и передан в соответствующий приемник (не показан).
Гибкий режекторный фильтр 210 также может ослаблять частоты, расположенные рядом с вырезаемой полосой частот. Такое нежелательное боковое ослабление может быть компенсировано предварительным усилением затронутой несущей.
Представленный вариант воплощения системы МОЧР выполнен с возможностью индивидуально устанавливать амплитуду каждой несущей. Это может быть достигнуто путем умножения каждой затронутой несущей после соответствующей обработки блока 204_1, 204_2, 204_3, …, 204_n KAM отображения с его соответствующим амплитудным коэффициентом. Такое усиление повышает или усиливает несущую на величину, идентичную или, по меньшей мере, приблизительно идентичную степени ослабления такой несущей, получаемой из гибкого режекторного фильтра 210. Величина ослабления каждой несущей, получаемой из гибкого режекторного фильтра 210, может быть выведена из частотного отклика гибкого режекторного фильтра 210.
Данный вариант воплощения обеспечивает то, что несущие будут усилены до их исходного (не ослабленного) уровня. Поэтому можно исключить усиление СПМ с выходом за пределы установленного законодательством предельного уровня.
Модуль 214 управления вырезанием предусмотрен, который соединен с гибким режекторным фильтром 210 и усилителями 206_1, 206_2, 206_3, …, 206_n, при этом модуль 214 управления вырезанием выполнен с возможностью установки коэффициента фильтра гибкого режекторного фильтра 210 для расчета частотного отклика фильтра 210 для повышения или усиления ослабленных несущих путем установки соответствующего амплитудного коэффициента. Модуль 214 управления вырезанием может быть соединен с антенной 216 и соответствующим первым измерительным модулем 218 для определения частотных полос внешней передачи, таких как, например, полосы радиолюбительских частот или радиопередач из радиостанций, например на каналах коротких волн. Другой вариант воплощения, который также представлен на фиг.2, содержит дополнительный измерительный модуль 220, который выполнен с возможностью отслеживания входных шумов в линии 222 электропередач для определения упомянутых полос частот. Модем 200 может содержать антенну 216 и первый измерительный модуль 218 и/или - дополнительный измерительный модуль 218 поочередно или в комбинации, которые схематично представлены с использованием пунктирных линий.
Эти измеряемые полосы частот можно использовать для соответствующего определения упомянутых коэффициентов фильтра упомянутого гибкого режекторного фильтра 210 таким образом, что соответствующие части сигналов передачи будут вырезаны, и соответствующие амплитудные коэффициенты будут соответствующим образом отрегулированы.
На фиг.3 схематично показана блок-схема способа передачи данных. На первом этапе S1 измеряют входные шумы и детектируют полосы частот, которые следует вырезать. На втором этапе S2 рассчитывают коэффициенты фильтра для режекторного фильтра 210 и определяют соответствующий частотный отклик режекторного фильтра 210. На третьем этапе S3 получают оценку степени ослабления используемых, расположенных рядом несущих из-за такого частотного отклика и на четвертом этапе S4 усилители 206_1, 206_2, 206_3, …, 206_n программируют для усиления несущих.
Список номеров ссылочных позиций
| 200 | Модем |
| 202 | Модуль прямого исправления ошибок |
| 204_1, 204_2, | |
| 204_3, …, 204_n | Квадратурный амплитудный модулятор КАМ |
| 206_1, 206_2, | |
| 206_3, …, 206_n | Усилитель |
| 208 | Модуль обратного быстрого преобразования Фурье |
| 210 | Гибкий режекторный фильтр |
| 212 | Цифро-аналоговый преобразователь |
| 214 | Модуль управления вырезом |
| 216 | Антенна |
| 218 | Измерительный модуль |
| 220 | Дополнительный измерительный модуль |
| 222 | Линия электропередач |
| 51 | Первый этап |
| 52 | Второй этап |
| 53 | Третий этап |
| 54 | Четвертый этап |
1. Способ передачи данных, содержащий этапы, на которых: модулируют упомянутые данные на множество несущих с различными несущими частотами, в результате чего получают сигнал передачи; вырезают заданные полосы частот упомянутого сигнала передачи, причем заданные полосы частот, в противном случае, нарушили бы внешнюю передачу; определяют величину ослабления упомянутых соседних несущих, которые расположены рядом с упомянутыми заданными полосами частот, и которые могли бы быть ослаблены из-за упомянутого этапа вырезания; и усиливают упомянутые несущие на упомянутую определенную величину.
2. Способ по п.1, в котором упомянутые заданные полосы частот сигнала передачи заранее определяют путем оценки, какие полосы частот упомянутого сигнала передачи могли бы привести к нарушениям внешней передачи.
3. Способ по п.1, дополнительно содержащий этапы, на которых: измеряют полосы частот внешней передачи; регулируют упомянутые заданные полосы частот до упомянутых измеренных полос частот; и регулируют упомянутый этап усиления несущих частот, расположенных рядом с упомянутыми отрегулированными заданными полосами частот.
4. Модем (200) для передачи данных, содержащий множество модуляторов (204), каждый из которых выполнен с возможностью модулировать входные данные на одну из множества несущих; множество усилителей (206), каждый из которых соединен с одним из упомянутого множества модуляторов (204); модуль (208) преобразования, соединенный с упомянутыми усилителями (206) и выполненный с возможностью суммировать сигналы от каждого из упомянутых усилителей (206) для генерирования сигнала передачи; режекторный фильтр (210), соединенный с упомянутым модулем (208) преобразования, причем упомянутый режекторный фильтр (210) выполнен с возможностью вырезать заданные полосы частот упомянутого сигнала передачи; модуль (214) управления вырезанием, соединенный с упомянутым режекторным фильтром (208) и соединенный с упомянутыми усилителями (206), причем упомянутый модуль (214) управления вырезанием выполнен с возможностью регулировать степень усиления упомянутых усилителей в соответствии с упомянутыми заданными полосами частот, в котором упомянутый модуль (214) управления вырезанием выполнен с возможностью регулировать степень усиления несущей, расположенной рядом с упомянутыми заданными полосами частот, до величины, приблизительно равной величине ослабления упомянутой соседней несущей, из-за упомянутого режекторного фильтра (210).
5. Модем (200) по п.4, в котором упомянутый модуль (214) управления вырезанием выполнен с возможностью регулировать до нуля степень усиления несущих, попадающих в пределы упомянутых заданных полос частот.
6. Модем (200) по п.4, дополнительно содержащий: антенну (216) и соответствующий измерительный модуль (218), предназначенный для измерения полос частот внешней передачи; и в котором упомянутый модуль (214) управления вырезанием выполнен с возможностью регулировать упомянутый режекторный фильтр (210) с тем, чтобы вырезаемые полосы частот упомянутых сигналов передачи попадали в пределы упомянутых измеренных полос частот, и дополнительно выполнен с возможностью регулировать упомянутую степень усиления для упомянутого регулирования упомянутого режекторного фильтра (210).
7. Модем (200) по п.4, дополнительно содержащий: дополнительный измерительный модуль (220), выполненный с возможностью измерения полос частот входных шумов в линии (222) системы электропередач; и
в котором упомянутый модуль (214) управления вырезанием выполнен с возможностью регулировать упомянутый режекторный фильтр (210) для вырезания полос частот упомянутых сигналов передачи, попадающих в пределы упомянутых измеряемых полос частот, и дополнительно выполнен с возможностью регулировать упомянутую степень усиления для упомянутого регулирования упомянутого режекторного фильтра (210).
8. Модем (200) по п.4, в котором упомянутый модуль (208) преобразования построен как модуль обратного быстрого преобразования Фурье.
