本發(fā)明的實施方式和實施例涉及通過通信信道—特別是該信道為電氣線路時—的信息傳送，通過電力線路通信(PLC)所進行的信息傳送，特別涉及在傳送器所看到的該傳送信道的阻抗有所下降時對這樣的處于傳送模式的信號的處理進行改進。

背景技術(shù)：

本發(fā)明的實施方式和實施例與管理電力線路通信的不同標準相兼容，該標準特別但并非排他地為PLC-G3、PRIME(電力線路智能計量演進)標準或者甚至IEEE 1901-2標準。

電力線路通信技術(shù)的目的是通過采用電網(wǎng)的現(xiàn)有設(shè)施來傳送數(shù)字數(shù)據(jù)。特別地，這使得可能遠程讀取電表，允許在電動車輛和充電端子之間進行交換，或者甚至允許對能量網(wǎng)絡(luò)(智能電網(wǎng))進行管理和控制。

電力線路通信(PLC)技術(shù)特別整合了窄帶電力線路通信(N-PLC)，后者通常被定義為在以高達500KHz的傳送頻率操作的電氣線路上進行的通信。

N-PLC通信因此通常使用由歐洲電子技術(shù)標準化委員會(CENELEC)或聯(lián)邦通信委員會(FCC)所特別定義的頻帶。

因此，為了考慮CENELEC A頻帶(3-95kHz)，傳送頻率在PRIME標準中適于處于42和89KHz之間，而對于PLC-G3標準而言，它們適于處于35和91KHz之間。

在PLC通信中使用的信號是根據(jù)多載波調(diào)制進行調(diào)制的信號，例如正交載波上的直角相位調(diào)制(“正交頻分復(fù)用”調(diào)制或OFDM調(diào) 制)，但是僅使用來自于較大可用載波集合中的載波子集。

因此，例如為了考慮CENELEC A頻帶，反向傅里葉變換和直接傅里葉變換的大小等于512，而在PLC-G3標準中則僅使用96個子載波(子載波86至182)。

為了考慮CENELEC A頻帶，反向傅里葉變換和直接傅里葉變換的大小等于256，而在PLC-G3標準中則僅使用36個子載波(子載波23至58)。

在PLC通信中使用并且根據(jù)OFDM調(diào)制進行調(diào)制的信號表現(xiàn)出大于1并且通常高的波峰因數(shù)(crest factor)。通常被稱作PAPR(峰值均值功率比)的信號波峰因數(shù)是該信號的特征測量。它是信號峰值的最大幅度的絕對值與有效信號值之間的比率。其對于恒定信號而言等于1，而只要該信號表現(xiàn)出峰值就大于1。

在PLC通信中，傳送器所看到的通信信道(電氣線路)的阻抗可以在通信期間有所變化，并且實際上可以在用戶連接任意設(shè)備—例如吹風(fēng)機或洗衣機—時都會出現(xiàn)下降。

通常，傳送器所看到的2歐姆的電阻阻抗用作確定傳送器的最大輸出功率的基準。

現(xiàn)在，根據(jù)連接至電氣線路的設(shè)備的數(shù)量，傳送器所看到的該阻抗可能小于2歐姆，甚至?xí)浅５汀?/p>

而且，當傳送器在阻抗小于2歐姆的線路中傳送信號時，該傳送器的功率放大器在電流方面將會進入飽和。該放大器隨后進入電流限制模式，它在其中對超過所授權(quán)的最大電流的電流峰值進行削減(clip)。其結(jié)果繼而是信號失真并且產(chǎn)生噪聲諧波，或者“諧波干擾”。

由于信號的傳送功率在PRIME標準中處于42和89KHz之間而針對PLC-G3標準而言則處于35和91KHz之間，所以二次諧波處于70KHz和180KHz之間。

結(jié)果，這些諧波中的一些與信號的有用頻帶的上部形成干擾。此外，這些諧波在信號的有用頻帶之外引起干擾，這會使得其它設(shè)備出 現(xiàn)中斷。

此外，當傳送器必需滿足EN50065-1標準的要求時—對于根據(jù)PRIME和PLC-G3標準的傳送而言是這樣的情況，該傳送器的輸出信號的電平利用峰值檢測器在200Hz的通帶上進行測量，并且所傳送信號的頻譜必須沒有超過120dBμV的部分。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)一個實施方式和實施例，提出了考慮阻抗的可能下降同時關(guān)于所考慮的應(yīng)用而將所傳送信號的失真限制到可接受的水平。

根據(jù)一個實施方式和實施例，已經(jīng)觀察到在信號的削峰率和由此所導(dǎo)致的失真水平之間存在關(guān)聯(lián)，并且因此提出測量信號的削峰率并且根據(jù)該削峰率的值調(diào)整信號電平。

根據(jù)一個方面，提出了一種用于在通信信道上傳送信息的方法，包括對通過所述信息所調(diào)制的數(shù)字信號進行數(shù)/模轉(zhuǎn)換從而獲得波峰因數(shù)大于1的經(jīng)調(diào)制的初始模擬信號，對該初始模擬信號進行放大從而獲得已放大的經(jīng)調(diào)制的信號，并且在所述通信信道上傳送從經(jīng)調(diào)制的已放大的模擬信號導(dǎo)出的經(jīng)調(diào)制的信道模擬信號。

根據(jù)該方面，當該通信信道的阻抗可能在所述傳送之間有所變化時，已放大的信號在所述阻抗低于傳送器所看到的極限值—例如2歐姆—時被削減；該方法繼而進一步包括在所述傳送期間至少一次確定該已放大的信號在至少一個時間間隔內(nèi)的削峰率，以及根據(jù)所述所確定的削峰率調(diào)整該初始模擬信號的電平。

該初始模擬信號的電平的調(diào)整被理解為包括直接在模擬模式中對該初始模擬信號所執(zhí)行的信號調(diào)整，或者例如通過在數(shù)字模式直接或間接地對經(jīng)調(diào)制的數(shù)字信號在該數(shù)/模轉(zhuǎn)換上游的電平執(zhí)行動作而間接對該初始模擬信號所執(zhí)行的信號調(diào)整。

因此，通過減少該放大器的輸入處的信號的電平，可能減少削峰率并且因此減少失真所導(dǎo)致的干擾，這是因為上述失真也被減少。

該削峰率例如是信號在所述時間間隔期間被削減的峰值的數(shù)目 除以該時間間隔的長度。

根據(jù)一個實施方式，該初始模擬信號的電平的調(diào)整包括將所確定的削峰率與閾值進行比較并且在該削峰率高于閾值的情況下降低該初始模擬信號的電平。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠根據(jù)所考慮應(yīng)用中能夠接受的失真水平選擇該閾值的值。

減少信號電平減少了信噪比。結(jié)果，在由于失真所導(dǎo)致的干擾水平基本上等于噪聲時獲得最優(yōu)操作條件。本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠確定所述閾值的值從而近似或者甚至實現(xiàn)這些最優(yōu)操作條件。也就是說，作為非限制性示例，對于根據(jù)PRIME和PLC-G3標準的傳送而言，等于時間間隔中的峰值總數(shù)目的0.1％的閾值被認為即使在低噪聲條件下也會導(dǎo)致可接受的失真水平。

總體上，在連續(xù)時間間隔期間—例如在連續(xù)幀期間傳送信息時—有利地提供了對削峰率的多次連續(xù)確定。在這種情況下，在當前時間間隔期間，執(zhí)行對于要在下一個時間間隔期間應(yīng)用于初始模擬信號的初始模擬信號的電平的調(diào)整的確定。

根據(jù)一個實施方式，在所述傳送的起始，該初始模擬信號具有額定電平，并且如果在該初始模擬信號的電平低于額定電平的當前時間間隔期間，所確定的削峰率低于所述閾值，則要在下一個時間間隔期間應(yīng)用的初始模擬信號的電平的調(diào)整包括增加該初始模擬信號的電平，但是不超過額定電平。

當通過幀傳送信息時，每個時間間隔例如是一個幀的持續(xù)時間。

經(jīng)調(diào)制的信號能夠根據(jù)OFDM調(diào)制進行調(diào)制。

在PLC類型的應(yīng)用中，傳送信道是電氣線路，并且信道模擬信號是通過電力線路通信所傳輸?shù)男盘枴?/p>

根據(jù)另一個方面，提出了一種用于傳送信息的設(shè)備，包括用于接收通過所述信息所調(diào)制的數(shù)字信號的輸入端，意在耦合至通信信道以傳遞經(jīng)調(diào)制的信道模擬信號的輸出端，以及連接在該輸入端和輸出段之間的處理器件，其被配置為根據(jù)所述經(jīng)調(diào)制的數(shù)字信號生成經(jīng)調(diào)制 的信道模擬信號。

該處理器件包括數(shù)/模轉(zhuǎn)換級，其被配置為執(zhí)行該經(jīng)調(diào)制的數(shù)字信號的數(shù)/模轉(zhuǎn)換，并且傳遞波峰因數(shù)大于1的經(jīng)調(diào)制的初始模擬信號；和放大器級，其被配置為對該初始模擬信號執(zhí)行放大并且傳遞已放大的經(jīng)調(diào)制的信號。

根據(jù)該其它方面，該通信信道的阻抗可能在所述傳送期間發(fā)生變化，并且該放大器級被配置為在所述阻抗低于極限值時對已放大的信號進行削減，該處理器件進一步包括控制模塊，其被配置為在所述傳送期間在至少一個時間間隔內(nèi)對已放大的信號的削峰率進行至少一次確定，并且根據(jù)所述所確定的削峰率調(diào)整初始模擬信號的電平。

如之前所指出的，該初始模擬信號的電平的調(diào)整可以是直接或間接的。因此，該控制模塊能夠被配置為直接調(diào)整該初始模擬信號的電平或者例如通過調(diào)整經(jīng)調(diào)制的數(shù)字信號的電平而對其進行間接調(diào)制。

根據(jù)一個實施例，該控制模塊包括被配置為執(zhí)行所確定的削峰率與閾值的比較的比較器，和被配置為在該削峰率高于該閾值的情況下降低該初始模擬信號的電平的調(diào)整器件。

根據(jù)一個實施例，該控制模塊被配置為在連續(xù)時間間隔期間執(zhí)行削峰率的多次連續(xù)確定，并且在當前時間間隔期間執(zhí)行對于要在下一個時間間隔期間應(yīng)用于初始模擬信號的對初始模擬信號的電平的調(diào)整的確定。

根據(jù)一個實施例，在所述傳送的起始，該初始模擬信號具有額定電平，并且如果在該初始模擬信號的電平低于額定電平的當前時間間隔期間，所確定的削峰率低于所述閾值，則該調(diào)整器件被配置為在下一個時間間隔期間增加該初始模擬信號的電平，但是不超過額定電平。

根據(jù)一個實施例，該數(shù)/模轉(zhuǎn)換級是可變增益級，并且該調(diào)整器件被配置為減少或增加所述增益，從而因此調(diào)整該初始模擬信號的電平。

根據(jù)又另一個方面，提出了一種傳送器，其包括如以上所限定的用于傳送信息的設(shè)備，和被配置為接收所述信息并且生成通過所述信息進行調(diào)制的所述數(shù)字信號的預(yù)處理器件。

附圖說明

本發(fā)明的其它優(yōu)勢和特征將由于對本發(fā)明的實施方式和實施例的詳細描述和附圖而變得明顯，上述描述并非進行限制，其中：

圖1至9示意性地圖示了本發(fā)明的不同實施方式和實施例。

具體實施方式

現(xiàn)在將以通過電力線路通信(PLC)進行信息傳送為背景對實施方式和實施例進行描述，但是本發(fā)明并不局限于這種類型的應(yīng)用。

貫穿下文，每次通過非限制性示例的方式提到PLC-G3或PRIME標準，都將假設(shè)其是正在被考慮的CENELEC A頻帶(3-95kHz)。

現(xiàn)在參考圖1，以示意性地說明能夠通過電力線路通信在通信信道上傳送有用模擬信號或者信道模擬信號SU的示例性傳送器1，上述通信信道在這里是電氣線路LE。

該傳送器的傳送鏈包括預(yù)處理器件MPTR，其接收例如要從源編碼器件進行傳送的二進制數(shù)據(jù)或信息，并且其被配置為生成通過所述信息根據(jù)OFDM調(diào)制進行調(diào)制的數(shù)字信號SN。

作為非限制性示例，如圖1所示的預(yù)處理器件MPTR在這里包括編碼器ENC，其例如是卷積編碼器。交織器件INTL連接至該編碼器的輸出端并且隨后為“映射”器件，后者根據(jù)變換方案將比特變換為符號，上述變換方案取決于所使用的調(diào)制類型，例如BPSK類型的調(diào)制，或者更一般地QAM調(diào)制。

每個符號包含與將相應(yīng)地進行調(diào)制的載波相關(guān)聯(lián)的調(diào)制系數(shù)。該符號作為針對MTFI器件的輸入而被傳遞，后者意在執(zhí)行反向傅里葉變換(IFFT)操作。

這里通過更為具體地參考圖2將要注意的是，該經(jīng)調(diào)制的載波形成來自于可用載波集合ENS(對應(yīng)于反向傅里葉變換的大小的集合)的載波子集SNS。

因此，在PLC-G3標準中，反向傅里葉變換的大小等于256而該 子集SNS的經(jīng)調(diào)制的載波則處于級別23和58之間，這對應(yīng)于處于35和91KHz之間的頻帶F1-F2。采樣頻率在這里等于400KHz，這在載波之間導(dǎo)致等于1.5625KHz的間隙，這因此表現(xiàn)出頻率正交(OFDM調(diào)制)。

在PRIME標準中，反向傅里葉變換的大小等于512，而子集SNS的載波的數(shù)目等于97，這針對有用信號提供了在42和89KHz之間進行延伸的頻帶。

與無用載波相關(guān)聯(lián)的調(diào)制系數(shù)等于零。

時域中的OFDM信號作為來自MTFI器件的輸出而被生成，并且器件MCP向時域中的每個OFDM符號添加循環(huán)前綴，這是OFDM符號頭部處的、位于該符號末尾處的某個數(shù)目的樣本的副本。

再次參考圖1，能夠看到通過所述信息根據(jù)OFDM調(diào)制進行調(diào)制并且由預(yù)處理器件MPTR所生成的數(shù)字信號SN被傳遞至設(shè)備10的輸入端BE，以用于在電氣線路LE上傳送信息。

為此，設(shè)備10包括連接至耦合到電氣線路LE的輸出端子BS的處理器件MTR。

處理器件MTR將從該數(shù)字信號SN生成信道模擬信號SU。

更具體地，經(jīng)調(diào)制的數(shù)字信號SN在數(shù)/模轉(zhuǎn)換級ECNA中被轉(zhuǎn)換為模擬信號，這里被稱作初始模擬信號SAI，其因此也被調(diào)制。

初始模擬信號SAI隨后在級ETA中進行處理，級ETA一般被本領(lǐng)域技術(shù)人員稱之為表達形式“模擬前端”，在級ETA中，特別在以經(jīng)調(diào)制的信道模擬信號SU的形式在電氣線路LE上進行傳送之前經(jīng)歷功率放大。

除了剛才已經(jīng)描述的器件之外，該處理器件MTR進一步包括控制模塊MCTL，其被配置為執(zhí)行：

在傳送所述信息期間在至少一個時間間隔上、例如一個傳送幀上，在ETA級內(nèi)對已放大的信號的削峰率的至少一次確定，以及

根據(jù)所確定的削峰率對初始模擬信號SAI的電平的調(diào)整。

更具體地，如在圖3中更為詳細圖示的，數(shù)/模轉(zhuǎn)換級ECNA包 括這里實際的數(shù)模轉(zhuǎn)換器CNA，其后跟有可變增益放大器PMP。

針對其部分，分級ETA特別包括功率放大器PA，后者接收初始模擬信號SAI并且傳遞已放大的模擬信號SAP。

當功率放大器PA由于電氣線路LE的(傳送器所看到的)阻抗下降至低于極限值—例如2歐姆—而進入飽和時，已放大的信號被削減，并且IRQ邏輯信號被傳送。只要功率放大器處于飽和，該IRQ邏輯信號例如就保持在高狀態(tài)，并且隨后在飽和狀態(tài)完成時下降回到低狀態(tài)。因此，IRQ信號的脈沖表示已放大的信號SAP的被削減的峰值。

控制模塊MCTL例如包括計算器件MCL，其被配置為確定例如根據(jù)給定時間間隔上、例如一個信息傳送幀上的IRQ信號的脈沖數(shù)目來確定所述時間間隔內(nèi)的信號的削峰率。

控制模塊MCTL還包括比較器CMP，其被配置為將適時計算的削峰率TCR與閾值TH進行比較。基于該比較的結(jié)果，調(diào)整器件MAJ傳遞控制信號SCTRL，從而對初始模擬信號SAI—也就是功率放大器PA的輸入處的信號—的電平進行調(diào)整。

通常，該電平在削峰率TCR高于閾值TH時被降低。

該計算器件和/或調(diào)整器件例如可以由邏輯電路和/或微控制器內(nèi)的軟件所產(chǎn)生。

在這里所描述的示例中，信號SCTRL對可變增益放大器PMP執(zhí)行動作以修改其增益，例如通過將增益減小或增大以dB為單位的值ΔG。

作為一種變化形式，也可能通過例如對傳遞至數(shù)/模轉(zhuǎn)換器CNA的數(shù)字信號SN的電平執(zhí)行動作來執(zhí)行該信號的調(diào)整。

圖4在頂端部分圖示了作為來自功率放大器PA的輸出而進行傳遞的示例性已放大的經(jīng)調(diào)制的模擬信號SAP，更具體地，其在這種情況下是該功率放大器在傳送幀期間所傳遞的差分電流的變化。

能夠看到的是，該信號包括峰值，但是這些電流峰值都并未超過極限值IL⁺和IL^-，在超出上述極限值的情況下該放大器將會進入 飽和。

因此，在圖4的底部所表示的IRQ信號恒定地保持在其低狀態(tài)L。

在這種情況下，信號SAP的削峰率為零并且在電氣線路上傳送的信號沒有失真。

圖5示意性示出了其中已放大的信號SAP僅包括幾個被削減的峰值的配置，也就是說，峰值表現(xiàn)出導(dǎo)致可接受失真水平的可接受削峰率。

在該示例中，僅兩個峰值PK1和PK2被削減，這在傳送幀TR期間導(dǎo)致IRQ信號的兩個脈沖。

削峰率隨后例如通過對IRQ信號的脈沖數(shù)目進行計數(shù)并且通過將該脈沖數(shù)目除以幀長度而進行計算。該削峰率隨后能夠被轉(zhuǎn)換為信號SAP在傳送幀TR期間的峰值總數(shù)目的百分比。

通常，對于PLC應(yīng)用而言，小于或等于閾值0.1％的削峰率TCR是可接受的比率，也就是導(dǎo)致可接受的信號失真的比率。

另一方面，圖6示出了信號SAP表現(xiàn)出高于閾值的削峰率的情形。

因此，作為示例，這里的信號SAP包括五個被削減的峰值，這在該幀期間導(dǎo)致了IRQ信號的五個脈沖。

現(xiàn)在更具體地參考圖7至9以說明根據(jù)本發(fā)明的方法的示例性實施方式。

在圖7中，假設(shè)信息在連續(xù)幀期間以并非必然在時間上均勻間隔的方式進行傳送。

在當前幀TR_i的期間，確定削峰率TCR(步驟60)。

該削峰率TCR隨后與閾值TH進行比較(步驟61)。

如果削峰率TCR并不高于閾值TH，則通常轉(zhuǎn)換至下一個幀而并不減少初始模擬信號的電平。然而，如在以下更為詳細地看到的，在存在低于閾值TH的削峰率TCR的某些情況下，模擬信號SAI的電平可能針對下一個幀有所增加但是并不超過額定電平。

然而，如果削峰率TCR超出閾值TH，則信號SAI的電平被減少 (步驟62)，通常是通過降低放大器PMP的增益，該有所減少的增益被應(yīng)用于下一個幀TR_i+1。

現(xiàn)在更具體地參考圖8和9以對模擬信號SAI的電平的示例性調(diào)整進行說明。

假設(shè)放大器PMP的增益G具有對應(yīng)于不存在削峰率或者削峰率低于閾值的額定值G0，其在這里被選擇為等于幀TR的持續(xù)時間期間的峰值總數(shù)目的0.1％。

假設(shè)在第一幀TR期間應(yīng)用增益G0。

在該第一幀期間，削峰率TCR1被確定(步驟70)并且被假設(shè)等于0.05％。

由于該削峰率TCR1低于閾值TH(步驟71)，所以調(diào)整器件MAJ并不修改增益G的值并且將其保持在其額定值G0(步驟72)。

該額定值G0將在下一個幀TR2的期間被應(yīng)用。

在該下一個幀TR2期間，再次確定削峰率TCR2(步驟74)并且其被假設(shè)等于0.2％。

由于削峰率TCR2高于閾值TH(步驟75)，所以計算新的增益值G，也就是數(shù)字G1＝G0-ΔG，其中ΔG是將從額定值G0被減去(步驟76)的增益增量。

該新的增益G1將在第三幀TR3期間被應(yīng)用。

在該第三幀TR3期間，計算削峰率TCR3(步驟78)并且其被假設(shè)等于0.3％。

由于該比率TCR3仍然高于閾值TH(步驟79)，所以將通過再次從之前的增益G1減去增益增量ΔG而確定新的增益值G2(步驟80)。

該新的增益G2將在下一個幀TR4期間被應(yīng)用。

在該下一個幀TR4期間，確定新的削峰率TCR4(步驟82)，并且此時它等于0.1％。

由于該削峰率TCR4對應(yīng)于閾值TH(步驟83)，所以調(diào)整器件MAJ并不修改增益G的值并且保持其等于值G2(步驟84)。

該增益G2隨后將在下一個幀TR5期間被應(yīng)用(步驟85)。

在該幀TR5期間，再次確定削峰率TCR5(步驟86)，并且此時其等于0.003％。

由于該削峰率TCR5低于閾值TH(步驟87)，并且增益的值低于其額定值G0，所以在步驟88確定新的增益G從而能夠應(yīng)用于下一個幀TR6。

該新的增益通過將之前的增益G2增加增益增量ΔG而獲得，這因此再次為增益G提供了值G1。

該值G1被應(yīng)用于下一個幀TR6(步驟89)。

在該下一個幀TR6期間，計算削峰率TCR6并且其等于0.05％(步驟90)。

由于削峰率TCR6再次低于閾值TH(步驟91)并且增益G1的值再次低于額定值G0，調(diào)整器件MAJ將因此通過將增益G1增加增益增量ΔG而為增益G賦予其額定值G0(步驟92)。。

額定增益G0隨后將被應(yīng)用于下一個幀TR7(步驟93)。

該方法繼而針對下一個幀繼續(xù)進行。

在上文中，假設(shè)增益增量ΔG是恒定的。即便如此，該增量ΔG也能夠根據(jù)所測量的削峰率和閾值TH之間的差值來計算，從而加快對于阻抗的明顯變化的響應(yīng)時間。在這種情況下，ΔG可以逐個幀地有所變化。