專利名稱：通過電力線的數(shù)據(jù)通信的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及數(shù)據(jù)通信，特別是涉及通過電力線的數(shù)據(jù)通信。
背景技術(shù)：
如同大多數(shù)公司一樣是真實的，公用事業(yè)公司努力來減少企業(yè)開銷費用，同時提供方便給客戶。例如，電力公司正在轉(zhuǎn)變從確定電力公司客戶消費的電力數(shù)量的高成本的和費時的人工方法。傳統(tǒng)地，人員定期地到客戶家中，并要求進入從電表讀取客戶用電量。這種方法成本高、慢并且打擾客戶。
較新的系統(tǒng)提供諸如電表的終端(endpoint)與中心位置之間的某種程度的遠程通信。一種這樣的系統(tǒng)是自動讀表(AMR)系統(tǒng)，它使用電力線來建立集中器與從變電站向下行放置的終端讀表單元之間的數(shù)據(jù)連接。集中器典型地包括發(fā)射器，用來發(fā)射控制信息到終端，和接收器，用來從終端接收諸如瓦特-小時信息的數(shù)據(jù)。終端包括發(fā)射器，接收器和電子裝置或者其它用于讀取電表的電路。使用調(diào)制解調(diào)器，射頻信號或者PLC信號的其它遠程讀表和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)只能夠一次與一個終端通信，從而具有受限的容量。
這些當前系統(tǒng)具有缺點。例如，由于集中器(或者如果使用調(diào)制解調(diào)器或者射頻信號時為其它中央處理系統(tǒng))在給定的時間只能從一個終端接收信號，這種系統(tǒng)的容量受到限制。這種限制提供一個瓶頸，限制系統(tǒng)處理能力和靈活性。此外，它限制集中器在24小時期間內(nèi)可以通信的終端的數(shù)量，因此限制可以從任何給定的集中器下行連接的終端的數(shù)量。
這種系統(tǒng)也幾乎不具有可擴縮性。這種限制是由兩個因素引起的，包括可以從集中器下行連接的終端的有限數(shù)量以及每次將一個終端加到系統(tǒng)時要求人工編程。
當前AMR和其它電力線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的其它缺點涉及可靠性，靈活性和可伸縮性。例如，每次將一個終端加到系統(tǒng)時，系統(tǒng)需要人工編程。在另一個例子中，如果有電力中斷，自動讀表系統(tǒng)通常要求輪詢這些終端來確定哪些終端仍然工作。這種輪殉是緩慢的而且消耗處理和通信資源。而且，如果通過電力故障故意將變電站與電線隔離而斷開集中器和終端之間的通信鏈路，當前的系統(tǒng)一般不具有在終端和替換的集中器之間重新建立通信的能力。

發(fā)明內(nèi)容
概括地，本發(fā)明涉及通過具有配電線路的配電系統(tǒng)進行雙向通信的系統(tǒng)。
本發(fā)明的一個方面涉及用于接收和處理從多個終端接收的信號的系統(tǒng)。每個終端包括與配電系統(tǒng)中的配電線路電通信的終端發(fā)射器。該系統(tǒng)包括電力線耦合器。變電站接收器與電力線耦合器電通信。變電站電路與變電站收發(fā)器電通信。該變電站電路配置為同時解調(diào)從多個不同終端接收的信號。
本發(fā)明的另一個方面涉及一種處理從配電線路上的多個終端接收的信號的方法。該方法包括從配電線路獲得多個信號，每個信號對應(yīng)于不同的頻率帶寬；并同時地解調(diào)多個信號。


圖1是說明根據(jù)本發(fā)明的一個可能的實施例的電力分配網(wǎng)絡(luò)的一個鏈路的方框圖，通過該網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)在分配變電站與終端之間傳送；圖2是說明根據(jù)本發(fā)明的一個可能的實施例的電力分配網(wǎng)絡(luò)的一部分的方框圖，通過該網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)在分配變電站與終端之間通信；圖3是說明根據(jù)本發(fā)明的一個可能的實施例的變電站控制器和電力線耦合器的示意圖；圖4是說明根據(jù)本發(fā)明的一個可能的實施例的數(shù)據(jù)通道被解調(diào)時的數(shù)據(jù)通道分級結(jié)構(gòu)的方框圖；圖5是說明根據(jù)本發(fā)明的一個可能的實施例用于處理在變電站收發(fā)器接收的數(shù)據(jù)的電路的方框圖；圖6A-6D是說明根據(jù)本發(fā)明的一個可能的實施例用于解復用和解調(diào)多個數(shù)據(jù)通道的數(shù)字信號處理電路的方框圖；
圖7是說明根據(jù)本發(fā)明的一個可能的實施例用于發(fā)送信號到電力分配網(wǎng)絡(luò)的變電站收發(fā)器的部件的方框圖；圖8是說明根據(jù)本發(fā)明的一個可能的實施例用于解調(diào)反饋到變電站收發(fā)器的發(fā)送信號的的數(shù)字信號處理電路的方框圖；圖9是說明編程到圖5所示的計算機中的指令的至少一部分的操作的流程圖。
具體實施例方式
下面參考附圖詳細描述本發(fā)明的各種實施例，其中在幾個視圖中相似的標號都代表相似的部件和組件。引用不同的實施例不限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍僅僅由所附的權(quán)利要求的范圍限定。另外，在本說明書中提出的任何例子不是要限制而僅僅是為要求的發(fā)明提出許多可能實施例的幾個實施例。
圖1是說明配電系統(tǒng)100的一個鏈路的方框圖，該系統(tǒng)在分配變電站與在電力用戶處的用戶設(shè)備之間分配電力。電分配系統(tǒng)或者如同有時候提及的分配設(shè)備是通過高壓傳輸線從發(fā)電設(shè)備接收電力的電源系統(tǒng)的一部分，減小或者步進降低電壓，然后將電力分配給在能源用戶住處的終端。在電分配系統(tǒng)中，分配線路通常從分配變電站傳導電力到終端。分配線路通常包括地下電纜，架空電纜或者電線桿支撐的架空裸線導體，或者它們的某種組合。
在電力產(chǎn)生與終端之間可能有串行連接的多層分配變電站，其中每個相鄰的分配變電站進一步步進減低傳輸?shù)碾娏Φ碾妷?。此外，電源產(chǎn)生器，分配變電站以及終端通常組織在一個網(wǎng)絡(luò)中，其中提供電力的各種產(chǎn)生器可以接通或者斷開線路和分配變電站，通過這樣可以改變特定終端接收其電力，所有這些都沒有電力損耗或者中斷。
分配變壓器通常連接在分配變電站與終端之間的分配線路中，這些分配變壓器起到進一步將電壓逐步降低到用戶使用的水平。這些逐步降低變壓器經(jīng)常稱為桿式變壓器(pole transformer)，在次級電路上為用戶或者用戶的一個用戶或用戶群供電。每個用戶通過其服務(wù)引線和電表連接到次級電路。
圖1所示的分配變電站102通過分配線路106提供電力給用戶設(shè)備或者終端104。分配線路106在到達用戶住處之前可以耦合到一個或者多個逐步降低變壓器。分配線路106提供操作位于終端104的電設(shè)備所需的電力，它是在用戶住處的設(shè)備。在美國專利申請序號＿＿，名稱為終端處理和通信系統(tǒng)(由代理文件號11838.54-US-01和快遞郵寄標簽號EV 155481401US確定)中討論了終端。
由于多個原因，可能期望將信息從分配變電站102傳送到處于特定用戶住處的一個或多個終端104。例如，可能期望控制或者監(jiān)視讀表設(shè)備，該設(shè)備安裝在用戶住處來確定在用戶住處的電力消耗。此外，控制信息可以提供控制或者改變讀表設(shè)備和/或在用戶住處的單個負載的操作的能力。如果用戶同意允許暫時調(diào)整他們的消耗，公用事業(yè)公司經(jīng)常提供給用戶電力價格打折。例如，在高峰運行期間，在用戶同意電力公司暫時調(diào)節(jié)或者終止一些非必要的電力消耗設(shè)備，例如熱水器、游泳池加熱器，空調(diào)器等的電力消耗的情況下，電力公司可以給用戶價格打折。這允許公用事業(yè)公司在必要時限制峰值電力消耗，此后稱為“負載控制”。
通過配電線路還可以提供其它更一般的信息，它不是“控制”用戶設(shè)備所必需的。這些一般的信息信號以與意在控制用戶設(shè)備的信號相同的方式傳送。這些一般信息信號包括用于顯示或者存儲在用戶住處的電力價格的信息、日期和時間、溫度或者能夠在用戶住處接收和轉(zhuǎn)換的其它信息。例如，可以周期地調(diào)整在用戶住處的電子設(shè)備上顯示的時間來顯示由公用事業(yè)站發(fā)送的準確時間。
這里揭示的裝置和方法的各種實施例通過分配線路106將控制信號和一般信息信號傳送到終端104來控制用戶設(shè)備并提供更一般的信息給用戶。也可以通過分配線路106將來自用戶設(shè)備的信息發(fā)送給分配變電站102，從而通過分配線路106形成雙向控制信息通信連接。控制信號(和/或一般信息信號)由分配變電站提供給終端104的控制信號應(yīng)用的前述例子僅僅是代表這種控制信號提供的各種用途。因此，本申請全文中提供的例子在本質(zhì)上僅僅是說明性的，因為本發(fā)明不局限于任何特定的控制信號用途。
為了在分配變電站102提供控制信息，使用包括變電站收發(fā)器的變電站控制器108來驅(qū)動控制信號沿著分配線路106以箭頭110表示的方向驅(qū)動控制信號。在用戶設(shè)備104上的終端收發(fā)器112配置為識別由變電站控制器108發(fā)送的控制信號。相似地，變電站控制器108從終端收發(fā)器112在箭頭118表示的方向接收諸如電力消耗讀取的信息。
因此圖1所示的控制信息通信鏈路100在分配變電站102與通常位于用戶住處的終端104之間提供全雙工或者雙向的通信鏈路。雖然在一個方向發(fā)送的信息可以以與相反方向提供的信息不同的速度傳送，在這種意義的全雙工是指在兩個方向的同時通信。這種全雙工通信鏈路通過分配線路106提供控制信息的可靠傳輸，不需要額外的接線，從而最小化成本并增加數(shù)據(jù)的完整性。
現(xiàn)在參考圖2，與上述的配電系統(tǒng)100基本相似的配電系統(tǒng)200的框圖。在該示例性實施例中，產(chǎn)生站202通過高功率傳輸線203提供大量電力給下行分配變電站102。至少一個分配變電站102包括變電站控制器108。如同圖2的例子可以看到的那樣，變電站控制器108可以通過分配線路106同時地傳送數(shù)據(jù)給處于多個用戶住處的多個終端104?？刂菩畔⒖梢酝ㄟ^變壓器210，并最終到在用戶住處的特定終端104。位于不同的用戶住處的多個終端104可以由特定變壓器210提供服務(wù)。此外，諸如站點212的單個用戶住處可以包括多個不同用戶設(shè)備或者終端104。將控制信息從變電站控制器108傳送到在不同終端104的大量終端收發(fā)器是非常有用的并且節(jié)省成本。在各種實施例中，一個或者多個分配變電站102可以包括變電站控制器108，用于從分配變電站102與位于下行的終端104通信。在其它實施例中，變電站控制器108是位于從多個終端104上行的點，而不是分配變電站102上行的點。
圖3說明分配變電站102以及變電站控制器108到分配線路106的連接的一個可能的實施例。在這個示例的實施例中，分配線路106與提供三相電力(φA，φB和φC)的主變壓器300接口，并且包括三個分配線路導電體302，304，以及306，一個導電體用來傳導一相的電力。第一導電體302傳導φA，第二導電體302傳導φB，而第三導電體302傳導φC。
測量回路307具有三條測量線314，316和318，分別與三個分配線路導電體302，304和306接口。測量線314通過電流變壓器308與分配線路導電體302接口，測量線316通過電流變壓器310與分配線路導電體304接口，測量線318通過電流變壓器312與分配線路導電體306接口。
變電站控制器108具有三個輸入327，329和331，用于從終端收發(fā)器112接收數(shù)據(jù)，和一個輸出37，用于發(fā)送數(shù)據(jù)到該終端收發(fā)器，并且包括變電站處理單元332和放大器336。三個輸入327，329和331分別通過電流變壓器320，322及324與測量回路307接口。特別地，第一輸入具有線326，通過電流變壓器320耦合到測量線314，第二輸入具有線328，通過電流變壓器322耦合到測量線316，第三輸入具有線330，通過電流變壓器324耦合到測量線318。
在這個示例的實施例中，由連接到第一分配線路導電體302的終端收發(fā)器112發(fā)送的信號通過分配線路導電體302，測量線314，輸入線330傳送，并進入變電站控制器108的第一輸入327。從連接到第二和第三分配線路導電體304和306的終端收發(fā)器112發(fā)送的信號分別沿著分配線路導電體304和306、分別沿著測量線316和318、分別沿著輸入線328和330的相似路徑分別通過輸入329和331饋送給變電站控制器108。
變電站處理單元332具有單個輸出，供給終端收發(fā)器112下行通信的信號。來自這個單個輸出的下行信號輸入到放大器336。該放大器336接著從變電站控制器108輸出下行信號到電力線耦合器337，它是由阻抗匹配單元338和電容340，342和344構(gòu)成的。
然后分別通過電容器340，342和344從阻抗匹配單元338傳送相同的信號給每個分配線路導電體302，304和306。阻抗匹配單元338匹配分配線路導電體302，304和306與放大器336之間的阻抗。電容340，342和344將阻抗匹配單元與分配線路106電隔離。
在這個示例的實施例中，變電站控制器108發(fā)送其命令到所有下行終端收發(fā)器112。在替換的實施例中，變電站控制器108可以發(fā)送(address)下行信號到特定的終端收發(fā)器112。
在另一個可能的實施例中，變電站控制器108可以移動發(fā)送到每個分配線路導電體302，304或者306的信號的相位，使得每個導電體傳導具有不同相位的信號。如果信號從一個分配線路導電體302，304或306泄漏到另一個分配線路導電體302，304或306，由于在每個分配線路導電體302，304或306傳導的電力是大約120。的相移，該信號傾向于相互抵消。當信號從一個分配線路導電體302，304或306泄漏到另一個分配線路導電體302，304或306時，移動由變電站控制器108發(fā)送的信號的相位減少了這種抵消。
如同這里更詳細地說明的，變電站處理單元通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)346與中心局334通信。在各種實施例中，使用數(shù)據(jù)通信的適當裝置建立數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)346。例子包括因特網(wǎng)，內(nèi)聯(lián)網(wǎng)(Intranet)，廣域網(wǎng)，局域網(wǎng)，衛(wèi)星，微波以及與普通老式電話線(POTS)接口的調(diào)制解調(diào)器。
此外，其它結(jié)構(gòu)可以具有替代的結(jié)構(gòu)和方法，用來從分配線路106檢索數(shù)據(jù)信號，發(fā)送數(shù)據(jù)信號到分配線路106和處理變電站控制器108中的信號。例如，變電站控制器108可以拆分為分開的接收器和發(fā)送器。
參考圖4并且如這里所更詳細說明的，在該示例的實施例中揭示的終端收發(fā)器112使用頻移鍵控來調(diào)制它們發(fā)送給變電站控制器108的信號，并將其信號發(fā)送給位于分配變電站102的變壓器控制器108。在這種調(diào)制方案的一個可能的實施例中，每個終端收發(fā)器112在具有從大約970Hz到1006Hz的大約36Hz的預(yù)定帶寬的信道402內(nèi)發(fā)送其信號。當解調(diào)通過36Hz信道402接收的這些信號時，變電站控制器108將這些信號分開為大約72個子信道404。它接著將每個子信道404分為125個子子信道406。每個子子信道406分配給不同的下行終端收發(fā)器112并且對應(yīng)于具有大約4Hz帶寬的信號。
在示例的實施例中，每個終端收發(fā)器112分配大約4Hz的預(yù)定帶寬，并且在主信道402內(nèi)每個分配的預(yù)定帶寬是互相不同的。給定這個配置，變電站控制器108具有從大約9000個獨立下行終端收發(fā)器112接收信號的能力。此外，每個子子信道406的預(yù)定帶寬包括指定給一個終端收發(fā)器112的基頻和當終端收發(fā)器112調(diào)制信號以便傳輸?shù)阶冸娬究刂破?08時該基頻移動到的任何頻率。
分配變電站控制器108基本上同時地解調(diào)從單個終端收發(fā)器112接收的每個信號，這提供了顯著的優(yōu)點。例如，由于變電站控制器108不必延遲來自終端收發(fā)器112的一個信號的接收直到前一信號接收完成為止，它提高了系統(tǒng)的容量。
如同這里進一步說明的，每個分配線路106具有三個相位和每個相位的一個分配線路導電體302，304和306。每個分配線路導電體302，304和306的接口通過三個分配線路導電體302，304和306的每個導電體接收一個信道。在一個可能的實施例中，每個信道具有從大約970Hz到1006Hz的大約36Hz的帶寬。因此，變電站控制器108為每個分配線路導電體302，304和306執(zhí)行圖4所示的解調(diào)方案。這個配置給予變電站收發(fā)器106在三個分配線路導電體302，304和306的任何一個導電體或者它們的組合上從多到大約9000個終端收發(fā)器112接收信號的能力。
除了這里描述的那些之外，還有很多其它額外的實施例。例如，終端接收器112可以使用任何調(diào)制方案與變電站控制器108通信，包括頻移鍵控之外的調(diào)制方案，這些方案允許同時或者基本同時解調(diào)從終端收發(fā)器112接收的信號。此外，在這里揭示的裝置和方法中可以使用其它帶寬。例如信道402可以包括36Hz以外的和970Hz到1006Hz范圍以外的頻率帶寬。其它實施例可以具有從少于9000個終端收發(fā)器112或者多于9000個終端收發(fā)器112接收信號的能力。
在替換的實施例中，終端收發(fā)器112使用4mHz以外的頻率帶寬通信。例如，各種實施例可以使用大約10mHz或者更小的頻率帶寬，包括大約2mHz，6mHz或者8mHz的頻率。其它實施例使用2mHz，4mHz，6mHz，8mHz或者10mHz以外的頻率帶寬。還有其它實施例可以使用大于10mHz的頻率帶寬。
參考圖5，變電站處理單元332的示例實施例包括四個低通濾波器501，503，505和507，四個可變增益裝置508，510，512，514和516，四個高通濾波器509，511，513和515，復合可編程邏輯設(shè)備(CPLD)530，四個模擬-數(shù)字(A/D)變換器518，520，522和524，第一和第二數(shù)字信號處理器(DSP)536和538，兩個開窗口的看門狗電路544和546，單板計算機540，快速存儲器532以及調(diào)制解調(diào)器542。
CPLD 530編程為包括時鐘526，可變增益控制器528和四個緩存器，用于緩存從分配線路接收的、將輸入到第一和第二DSP 536和538進行解調(diào)的信號。如同這里更詳細地說明的，CPLD 530具有附加的緩存器，用于諸如緩存由變電站控制器108發(fā)送的數(shù)據(jù)的各種功能?？梢允褂玫囊环N類型的CPLD是XC95144XL號芯片，由位于美國加州的XLINX制造。
時鐘526提供時鐘信號給每個A/D變換器518，520，522和524?？勺冊鲆婵刂破?28提供信號給每個可變增益裝置502，504，506和508。在一個可能的實施例中，可變增益裝置502，504，506和508是輸出具有大約2.5伏特幅度的信號的運算放大器。
快速存儲器532存儲第一和第二DSP 536和538的代碼?？焖俅鎯ζ?32還存儲記錄由第一和第二DSP 536和538產(chǎn)生的差錯信號的差錯記錄。
如同這里更詳細地說明的，第一和第二DSP 514和516使用頻移鍵控解調(diào)在分配線路106上接收的信號。接著第二DSP538輸出解調(diào)的數(shù)據(jù)給信號板計算機540，它將數(shù)據(jù)存儲到存儲器中(未顯示)?？梢杂糜贒SP的一種類型的芯片是TMS3206711號芯片，是由位于美國德州的Texas Instruments公司制造。
在操作中，終端收發(fā)器112產(chǎn)生包含數(shù)據(jù)的信號，并在分配線路106上傳送這個信號。為了舉例的目的，終端接收器112處于電通信并且在分配線路導電體302上發(fā)送其信號。接著該信號通過電流變換器308沿著測量回路線314，通過電流變壓器320沿著輸入線326傳播并進入第一輸入327。
信號通過高通濾波器501、第一可變增益裝置502和低通濾波器509進行調(diào)節(jié)?？勺冊鲆嫜b置502是放大器，它偏置信號一個預(yù)定量，例如大約2.5伏特。高通和低通濾波器501和509隔離該信號并且去除噪聲。該信號由第一A/D轉(zhuǎn)換器518從模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并輸入到編程入CPLD 530的第一緩存器510中。緩存的信號輸入到第一DSP 536。第一DSP 536執(zhí)行操作的第一部分以解調(diào)該信號，接著將信號傳送給第二DSP 538，完成解調(diào)過程。解調(diào)的信號輸入到單板計算機540。
在傳輸導電體304上傳送的信號相似地通過電流變壓器310沿著測量線316，通過電流變壓器322沿著輸入線328傳播并輸入第二輸入329。接著該信號通過高通濾波器503，通過可變增益裝置504，通過低通濾波器511，通過第二A/D變換器520傳播并輸入到編程入CPLD 530中的第二緩存器512。接著該信號由第一和第二DSP 536和538處理，并輸入到單板計算機540中。
在分配線路導電體306上傳送的信號也相似地通過電流變壓器312沿著測量器線318，通過電流變壓器324沿著輸入線330傳播并輸入第二輸入331。接著該信號通過高通濾波器505，通過可變增益裝置506，通過低通濾波器513，通過A/D變換器522傳播并輸入到編程入CPLD 530中的第二緩存器514。接著該信號由第一和第二DSP536和538處理，并輸入到單板計算機540。
第一和第二DSP536和538監(jiān)視每個子子信道406的每個分配線路導電體302，304和306。因此，如果終端收發(fā)器112在子子導電體302，304或者306之一發(fā)送信號，并且該信號泄漏到其它兩個導電體，則變電站控制器108將在子子信道406的頻帶中接收三個分開的信號。接著單板計算機540判斷那個信號具有最大的幅度，并丟棄其它兩個信號中的數(shù)據(jù)。這個實施例的一個優(yōu)點是安裝終端收發(fā)器112的技術(shù)員可以快速地將它連接到任何一個分配線路導電體302，304或306。
變電站控制器108發(fā)送的信號反饋入變電站控制器108并記錄。這個反饋提供了實際發(fā)送到分配線路106的數(shù)據(jù)的歷史記錄。由于發(fā)送的信號在分配電力的地方傳播，它也傳送到120伏特的插座中，其中插著單板計算機540的電源(未顯示)。從電源提取信號，并且接著與由終端收發(fā)器112在分配線路106上發(fā)送的信號相似地進行處理。具體而言，該信號通過高通濾波器507，通過可變增益裝置508，通過低通濾波器515，接著通過第四A/D變換器524饋送。接著該信號由編程入CPLD 530中的第四緩存器516進行緩存，并接著輸入到第一和第二DSP 536和538進行解調(diào)。
第一DSP 536以預(yù)定的時間間隔發(fā)送看門狗信號到開窗口的看門狗定時器544。如果開窗口的看門狗定時器544在預(yù)定的窗口內(nèi)沒有收到看門狗信號，它產(chǎn)生并發(fā)送復位信號給第一DSP 536。在一個可能的實施例中，開窗口的看門狗電路544期望接收看門狗信號的窗口是從大約0.7秒到大約1.3秒。第二DSP 538以相似的方式與看門狗定時器545接口。
單板計算機540是標準的計算機主板，包括可編程的處理器，存儲器以及各種輸入和輸出。可以使用的一種類型的單板計算機是型號#EBCTXPLUS-5222B，是由位于美國德州的WinSystem公司制造的。單板計算機540通過數(shù)據(jù)總線534與第二DSP 538通信。在該示例的實施例中，數(shù)據(jù)總線534是通用異步接收和發(fā)送(UART)數(shù)據(jù)總線，根據(jù)RS-485數(shù)據(jù)協(xié)議進行通信。第二DSP 538包括命令處理器或者解碼器，解碼從單板計算機540接收的命令，接著或者自己處理命令或者將命令傳遞到第一DSP 536、時鐘526、可變增益裝置控制器528或者用于執(zhí)行的其它硬件或者固件單元。
此外，單板計算機540通過網(wǎng)絡(luò)接口542與外部世界通信?？赡艿木W(wǎng)絡(luò)接口的例子包括用于通過普通的電話線(POTS)通信的調(diào)制解調(diào)器。其它例子包括硬件和驅(qū)動器以支持使用因特網(wǎng)，內(nèi)聯(lián)網(wǎng)，廣域網(wǎng)(WAN)，局域網(wǎng)(LAN)，衛(wèi)星，微波或者可以用來將數(shù)據(jù)傳送到遠地的其它類型的網(wǎng)絡(luò)連接進行通信，不管通信是通過硬接線或者無線。
雖然在這個示例的實施例中說明了用于接收和處理數(shù)據(jù)信號的特定硬件和軟件配置有很多可能的替換實施例，并且本發(fā)明可以以能夠接收、解調(diào)并解復用該信號的硬件和/或軟件的任何配置實施。
參考圖4和圖6A，從第一D/A變換器518輸出并緩存在第一緩存器510中的信號對應(yīng)于主信道402，在該示例的實施例中具有大約36Hz(970Hz到1006Hz)的帶寬。該信號輸入到第一DSP 536，其中它通過低通濾波器600，通過100:1的抽取器(decimator)602，然后通過高通濾波器604。
在一個可能的實施例中，低通濾波器600具有大約1090Hz的截止頻率并在取樣信號時防止高頻分量的混入或者錯誤解釋為低頻分量。100:1抽取器602將取樣率從大約250,000個樣值每秒(sps)改變到大約2,500sps。100:1抽取器602通過累加200字來減少取樣率。高通濾波器604具有大約906Hz的截止頻率并且濾除低于906Hz的所有頻率，包括來自由傳輸線100傳送的交變電流的60Hz分量。
接著該信號傳送到第一和第二信號支路606a和606b。沿著第一信號支路606a，信號通過混合器608a，將信號與具有預(yù)定頻率的余弦波610組合。在這里揭示的示例的實施例中，該余弦波具有大約960Hz的頻率，它是線鎖定(line locked)到SPU 332的120/240V輸入的電力分配頻率上。線鎖定余弦波的頻率的優(yōu)點是它與由分配線路106輸送的交變電流的頻率(大約60Hz)一起變化，該交變電流是由終端收發(fā)器112發(fā)送的信號的載波。接著該信號通過低通濾波器614a和12:1抽取器618a。在一個可能的實施例中，低通濾波器614a具有大約50Hz的截止頻率，而12:1抽取器616a將取樣率從大約2500sps改變到大約208.33sps。
通過第二支路606b的信號以相似的方式處理，通過混合器608b，低通濾波器614b和12:1抽取器618b。在示例的實施例中，在第一支路606a中的處理的唯一區(qū)別是混合器將該信號與具有大約960Hz頻率的正弦波組合。
在該示例的實施例中，在第一和第二DSP 536和538之間分離12:1抽取器618a和618b的代碼。因此，沿著第一和第二信號支路606a和606b傳播的信號在它們由12:1抽取器616a和616b處理的時候從第一DSP 536傳送到第二DSP 538。在另一個可能的實施例中，圖6A-6C所示的所有的解調(diào)步驟是在單個數(shù)字信號處理器中執(zhí)行，只要它具有足夠的處理能力和存儲器。
參考圖4和6B，12:1抽取器616a和616b輸出的信號輸入到72個并聯(lián)的子信道信號支路，每個并聯(lián)的子信道信號支路對應(yīng)分開的子信道404。由于它通過每個并聯(lián)子信道信號支路，沿著第一信號支路606a傳送的信號通過帶通濾波器618a，通過混合器622a，并進入減法器628。在示例的實施例中，帶通濾波器具有大約10Hz的下截止頻率以及大約10.5Hz的上截止頻率?；旌掀?22a將該信號與具有大約9.8Hz預(yù)定頻率的余弦波624混合，該余弦波是線鎖定到SPU 332的120/240V輸入的電力分配頻率。
類似地，沿著第二信號支路606b傳送的信號通過帶通濾波器618b，通過混合器622b，并進入減法器628。與第一信號支路的主要區(qū)別在于混合器622b將該信號與具有大約9.8Hz頻率的正弦波組合，該正弦波是線鎖定到SPU 332的120/240V輸入的電力分配頻率上。接著減法器628將沿著第二信號支路606b處理的信號從沿著第一信號支路606b處理的信號中減去。接著來自減法器628的信號輸出通過低通濾波器630以及71:1抽取器632。低通濾波器630具有大約0.7Hz的截止頻率并進一步隔離數(shù)據(jù)信號。71:1抽取器進一步將取樣率從大約208.33sps降低到大約2.93sps。
在示例的實施例中，帶通濾波器618b具有大約10Hz的下截止頻率以及大約10.5Hz的上截止頻率?；旌掀?22b將該信號與具有大約9.8Hz預(yù)定頻率的正弦波626混合，該正弦波是線鎖定到SPU 332的120/240V輸入的電力分配頻率。
每個并聯(lián)的子信道信號支路與子信道1的示例說明的方框圖基本相同。主要區(qū)別在于輸入混合器的頻率對于每個連續(xù)的子信道404增加了大約0.5Hz。輸入混合器的頻率是線鎖定到SPU 332的120/240V輸入的電力分配頻率上。類似地，帶通濾波器618的最大和最小截止頻率對于每個連續(xù)的子信道404增加了大約0.5Hz。因此，例如，第二子信道具有大約10.3Hz的混合器頻率，而帶通濾波器具有大約10.5Hz和大約11.0Hz的截止頻率。在這個示例的實施例中，第七十二個子信道具有大約45.3Hz的混合器頻率，而帶通濾波器具有大約45.5Hz和大約50.0Hz的截止頻率。
參考圖4和6C，每個并聯(lián)子信道信號支路的71:1抽取器632輸出的信號輸入到125個并聯(lián)子子信道支路。每個并聯(lián)子子信道支路對應(yīng)一個分開的子子信道406。給定在這個示例的實施例中的結(jié)構(gòu)，有大約9000個并聯(lián)的子子信道信號支路。
輸入到第一子子信道支路的信號通過高通濾波器634，混合器636和低通濾波器642。在該示例的實施例中，高通濾波器634具有大約0.198Hz的截止頻率，并且混合器652將該數(shù)據(jù)信號與具有大約0.184Hz預(yù)定頻率的余弦波640組合，該余弦波是線鎖定到SPU 332的120/240V輸入的電力分配頻率。
在通過低通濾波器642之后，該數(shù)據(jù)信號輸出給第一信號支路644和第二信號支路646。通過第一信號支路644的信號通過44:1抽取器648，將取樣率從大約2.93sps降低到大約0.0667sps。
參考圖6C和6D，抽取的信號進入探索法關(guān)聯(lián)檢測器652，它估計從終端收發(fā)器112接收的信號的相位。該信號傳播到兩個信號通路667a和667b。在第一信號支路，信號輸入到五個乘法器668a-668e。第一乘法器668a將該信號與具有根據(jù)cos(0.01583333(t-0))計算的相位的余弦波混合。第二乘法器228b將該信號與具有根據(jù)cos(0.01583333(t-T))計算的相位的余弦波混合，其中t是時間，而T是由44:1抽取器648輸出的信號的取樣率。第三乘法器668c將該信號與具有根據(jù)cos(0.01583333(t-2T))計算的相位的余弦波混合，其中t是時間，而T是取樣率。第四乘法器668d將該信號與具有根據(jù)cos(0.01583333(t-3T))計算的相位的余弦波混合，其中t是時間，而T是取樣率。第五乘法器668e將該信號與具有根據(jù)cos(0.01583333(t-4T))計算的相位的余弦波混合，其中t是時間，而T是取樣率。在示例的實施例中，由乘法器668a-668e輸出的取樣分別由累加器672a-672e累加大約20分鐘的時間，這樣得到大約80個樣值的集合。來自每個累加器672a-672e的樣值輸入到最大值功能結(jié)構(gòu)676。然后最大值功能結(jié)構(gòu)676確定從累加器672a-672e接收的五個樣值的那個樣值具有最大值并將最大值輸入到減法器680。最大值功能結(jié)構(gòu)676丟棄其余的樣值。
類似地，沿著第二信號支路667b傳送的信號輸入到乘法器670a-670e。第一乘法器670a將該信號與具有根據(jù)cos(0.0175000(t-0))計算的余弦波混合。第二乘法器670b將該信號與具有根據(jù)cos(0.0175000(t-T))計算的余弦波混合，其中T是由44:1抽取器648輸出的信號的取樣率。第三乘法器670c將該信號與具有根據(jù)cos(0.0175000(t-2T))計算的余弦波混合，其中T是由44:1抽取器648輸出的信號的取樣率。第四乘法器670d將該信號與具有根據(jù)cos(0.0175000(t-3T))計算的余弦波混合，其中其中T是由44:1抽取器648輸出的信號的取樣率。第五乘法器670e將該信號與具有根據(jù)cos(0.0175000(t-4T))計算的余弦波混合，其中T是由44:1抽取器648輸出的信號的取樣率。在示例的實施例中，由乘法器670a-670e輸出的樣值分別由累加器674a-674e累加大約20分鐘的時間，這樣得到大約80個樣值的集合。來自每個累加器674a-674e的樣值輸入到最大值功能結(jié)構(gòu)678。然后最大值功能結(jié)構(gòu)678確定從累加器674a-674e接收的五個樣值的那個樣值具有最大值并將最大值輸入到減法器680。最大值功能結(jié)構(gòu)678丟棄其余的樣值。接著減法器確定從最大值功能結(jié)構(gòu)676和678接收到的樣值之間的差異，并將差異輸出到限制器(slicer)658。
探索法關(guān)聯(lián)檢測器65的替換實施例是可能的。例如，通過將沿著每個信號支路傳輸?shù)男盘柵c具有以較小增量增加的函數(shù)的相位的五個以上的余弦函數(shù)混合，它可以更準確地估計由終端收發(fā)器接收的信號的相位。例如，它可以遞增相位大約0.5T而不是大約1T。探索法關(guān)聯(lián)檢測器也可以通過將信號與具有以較大增量增加的每個余弦函數(shù)的相位函數(shù)的幾個余弦函數(shù)混合，以低準確度估計信號的相位。
回到參考圖6C，限制器658將從探索法關(guān)聯(lián)檢測器接收的每個樣值限制在預(yù)定的幅度邊界之間，這增加了信噪比。在一個可能的實施例中，上限邊界是大約+1伏特的電壓電平，而下限邊界是大約-1伏特的電壓電平。在該示例的實施例中，限制器658以大約20分鐘的間隔讀取限制的樣值，雖然其它的實施例以其它間隔讀取限制的樣值。
比特鎖存器660與限制器658定時并同步，使得它以與限制器658讀取限制樣值的相同間隔由最后比特置位。而且，在該示例的實施例中，間隔大約為20分鐘，雖然其它實施例可以具有其它間隔。而且其它實施例可以在最后比特具有正值的情況下，比特鎖存器660設(shè)定邏輯“1”。在最后比特具有負值的情況下，比特鎖存器660設(shè)定邏輯“0”。然后鎖存器660輸出的比特輸入到單板計算機540，將數(shù)據(jù)存儲在存儲器中。
通過第二信號支路646的信號通過帶通濾波器661，在該示例的實施例中它具有大約15.08333mHz到大約18.25mHz的通帶。接著該信號通過一個絕對值功能元件662，對信號進行整流，并通過低通濾波器664和通過縮放功能元件666。在示例的實施例中，低通濾波器664具有在大約250μHz到大約1.0mHz的范圍內(nèi)可調(diào)的截止頻率。截止頻率可以調(diào)節(jié)，直到低通濾波器664平滑進行處理的信號，并且第二DSP 538輸出信號強度字，準確地識別從終端收發(fā)器112接收的信號的強度。
縮放功能元件666在由低通濾波器664定義的帶寬內(nèi)縮放信號的幅度。在示例的實施例中，它縮放信號的幅度大約9.587×10-6(增益/100)倍，其中增益是為縮放功能元件666處理的信號提供輸入的可變增益裝置502，504或506的增益?？s放信號是二進制信號強度字，對應(yīng)于從終端收發(fā)器112接收的信號的強度或者幅度。單板計算機540可以選擇地獲得信號強度字。
低通濾波器664輸出的信號也輸入到錯誤檢測信號支路681，它確定變電站控制器108是否在子子信道406上沒有接收到來自終端收發(fā)器112的信號，或者它接收的信號的噪聲太大。信號通過標準偏差功能元件682。該信號具有D.C.偏置，并且標準偏差功能元件682計算在D.C.偏置附近變化的信號幅度的標準偏差。
標準偏差功能元件輸出的信號輸入到44:1抽取器，它將取樣率從大約2.93sps降低到大約0.0667sps。接著該信號通過具有截止頻率的低通濾波器686，該截止頻率是在大約1μHz到大約100μHz之間可調(diào)的。截止頻率可以調(diào)節(jié)，直到低通濾波器686平滑進行處理的信號，并且第二DSP 538輸出信號強度比特以及噪聲字，以期望的準確度分別準確地指示丟失的和有噪聲的子子信道。
然后該信號輸入到高限制縮放功能元件688以及低限制縮放功能元件690。高限制縮放功能元件688縮放信號的幅度大約240*(增益/100)倍，其中增益是可變增益裝置502，504或者506的增益，它提供由縮放功能元件688處理的信號的輸入。設(shè)置在縮放功能元件688中使用的常數(shù)(在該示例實施例中為240)，使得縮放功能元件688的輸出大約為6西格馬(sigma)。縮放功能元件688的輸出是上部限制。類似地，低限制縮放功能元件690縮放信號的幅度大約120*(增益/100)倍，其中增益是可變增益裝置502，504或者506的增益，它提供由縮放功能元件690處理的信號的輸入。設(shè)置在縮放功能元件690中使用的常數(shù)(在該示例實施例中為120)，使得縮放功能元件690的輸出大約為3西格馬?？s放功能元件690的輸出是下部限制。
上部和下部限制輸入到LOS檢測邏輯692，它比較由低通濾波器664輸出的未縮放的信號強度字與由縮放功能元件688和690輸出的上部和下部限制。如果在子子信道406上接收的信號的強度，如由低通濾波器664輸出的那樣，首先超過上限，然后低于下限，或者如果信號強度一直不超過上限，則LOS檢測邏輯692輸出指示丟失信道(lost channel)的信號強度比特。如果由低通濾波器664輸出的信號的強度超過上限并保持高于上限，則LOS檢測邏輯692輸出指示在子子信道406上接收信號的信號強度比特。如果如由低通濾波器664輸出的信號的強度超過上限，然后下降低于上限但不低于下限，則LOS檢測邏輯692也輸出指示在子子信道406上接收信號的信號強度比特。單板計算機540選擇地獲得LOS檢測邏輯692輸出的比特。
低通濾波器686的輸出也輸入比特鎖存器694，它鎖存由低通濾波器686輸出的二進制字。這個字的值是標準偏差并且對應(yīng)于在子子信道406上接收的信號中存在的噪聲量。單板計算機540選擇地獲得由比特鎖存器694鎖存的噪聲字。
單板計算機540在存儲器中存儲從縮放功能元件666接收的信號強度字、LOS檢測邏輯692輸出的信號強度比特和比特鎖存器694輸出的噪聲。如果單板計算機沒有從LOS檢測邏輯692接收到信號強度比特，并且它確定在該特定子子信道406上應(yīng)該有發(fā)送信號的終端收發(fā)器112，它會產(chǎn)生錯誤。在一個可能的實施例中，單板計算機540則可以發(fā)送命令來查找失蹤的終端收發(fā)器112。在另一個可能的實施例中，單板計算機540可以發(fā)送信號強度比特或者其它數(shù)據(jù)項到中心局334，或者指示分配設(shè)備中的可能故障或者識別終端收發(fā)器112為故障，使得其可以進行修理或替換。
此外，為了診斷的目的可以使用縮放功能元件666輸出的信號強度字。例如，如果存在信號強度字，但是縮放值不在預(yù)定的范圍內(nèi)，可以調(diào)節(jié)可變增益裝置502，504或506的偏置。在又另一個可能的實施例中，單板計算機540自動地指CPLD 530中的可變增益裝置控制器528調(diào)節(jié)可變增益裝置502的偏置。
其它可能的實施例可包括LOS檢測邏輯692輸出的比特或者二進制字的不同組合。在一個可能的實施例中，LOS檢測邏輯692只輸出單個信號強度比特。在其它的實施例中，LOS檢測邏輯692輸出二進制字或者比特和/或標志的其它組合。又另一個可能的實施例不包括錯誤檢測信號支路681。這個實施例僅僅從縮放功能元件666輸出該信號強度字，并且單板計算機540使用這個信息確定是否存在來自終端收發(fā)器112的信號。其它可能的實施例根本不包括分開的信號支路646。
而且，雖然這里說明并描述了數(shù)字信號處理邏輯的示例實施例，用于解調(diào)接收信號的其它實施例也是可能的。例如，使用可以同時處理從多終端收發(fā)器112接收的信號的任何組合的硬件和/或軟件和任何類型的復用/解復用和調(diào)制/解調(diào)方案可以執(zhí)行解調(diào)和解復用。
每個并聯(lián)子子信號支路與子子信道1的所示的方框圖基本相同。主要區(qū)別是輸入混合器的頻率對于每個連續(xù)的子子信道406遞增大約0.004Hz。輸入混合器的頻率是線鎖定到SPU 332的120/240V輸入的電力分配頻率。類似地，高通濾波器634的最大和最小截止頻率對于每個連續(xù)的子子信道406遞增大約0.004Hz。從而，例如，第二子子信道具有0.188Hz的混頻器頻率而高通濾波器具有大約0.202Hz的截止頻率。在這個示例的實施例中，第一百二十五個子子信道具有大約0.680Hz的混合器頻率而高通濾波器具有大約0.694Hz的截止頻率。
參考圖7，當發(fā)送信號到終端收發(fā)器112時，單板計算機540產(chǎn)生包含信息的數(shù)據(jù)包。然后該數(shù)據(jù)包由輸入緩存器700和發(fā)送緩存器702進行緩存，兩者都是60秒緩存器，保留數(shù)據(jù)一分鐘。
輸入和發(fā)送緩存器700和702構(gòu)成乒乓緩存方案。數(shù)據(jù)首先通過輸入緩存器700，接著通過發(fā)送緩存器702。當在發(fā)送緩存器702接收數(shù)據(jù)時，它發(fā)送消息給輸入緩存器700來刪除來自輸入緩存寄存器的數(shù)據(jù)。這個緩存方案防止數(shù)據(jù)的丟失。
數(shù)據(jù)在發(fā)送緩存器702中保留大約60秒，接著輸入到第二DSP 538中，在其中使用單個信道、二進制頻移鍵控方案進行調(diào)制。具體來說，數(shù)據(jù)通過頻率變化功能元件704。頻率變化功能元件704確定頻率是否從一個頻率移動到另一個頻率。如果該頻率移動了，頻率變化功能元件704確定該數(shù)據(jù)比特為邏輯“1”。如果頻率沒有移動，頻率變化功能元件704確定該數(shù)據(jù)比特為邏輯“0”。在示例的實施例中，頻率變化功能元件根據(jù)頻率是否在大約555Hz與大約585Hz之間移動來確定數(shù)據(jù)比特為邏輯“1”或者邏輯“0”。
從第二DSP 538輸出數(shù)據(jù)并輸入到數(shù)字-模擬(D/A)變換器710，它輸出調(diào)制的發(fā)送信號到低通濾波器712。低通濾波器712具有大約1.2KHz的截止頻率并平滑調(diào)制的發(fā)送信號。然后調(diào)制的發(fā)送信號通過可變增益裝置714，它是由電容716和718電絕緣的。可變增益裝置714由CPLD 530的可變增益裝置控制器528偏置的?？勺冊鲆嫜b置714被偏置為將調(diào)制的發(fā)送信號設(shè)定在預(yù)定電壓電平。在一個可能的實施例中，可變增益裝置714將調(diào)制的發(fā)送信號設(shè)定在大約1.4伏特RMS的電壓電平。
然后放大來自可變增益裝置714的調(diào)制的發(fā)送信號。在一個示例的實施例中，調(diào)制的發(fā)送信號由能夠放大信號大約400瓦特或者以上的功率音頻放大器放大。可以使用的一種類型的功率音頻放大器是模型K1，它是由美國印第安娜州的Crown Audio，Inc制造。在放大之后，調(diào)制的發(fā)送信號通過阻抗匹配單元722，然后分別通過隔離電容器724，726和728同時地發(fā)送到每個分配線路導電體302，304和306。調(diào)制的發(fā)送信號同時地沿著每個傳輸線導電體302，304和306傳播到每個終端收發(fā)器112。
為了防止調(diào)制的發(fā)送信號的插入損耗和失真，阻抗匹配單元722匹配音頻功率放大器720的輸出與分配線路導電體302，304和306之間的阻抗。本領(lǐng)域技術(shù)人員將了解阻抗匹配單元722包括電感一電容網(wǎng)絡(luò)(未示出)。
雖然在這個示例的實施例中說明了發(fā)送和處理數(shù)據(jù)信號的一些硬件和軟件配置，但是有很多可能的替換實施例，并且本發(fā)明可以在可以發(fā)送和調(diào)制傳輸信號的硬件和/或軟件上以任何配置實施。
如上所討論的，并且參考圖5和8，調(diào)制的發(fā)送信號傳播到SPU 332的120/240V輸入。從電源獲得電壓電平，進行調(diào)節(jié)，輸入第四A/D變換器524，緩存在編程CPLD 530中的第四緩存516中，然后輸入到第一DSP 536。
在第一DSP 536中，該發(fā)送信號通過50:1抽取器，將該信號取樣率從大約500,000樣值每秒(sps)轉(zhuǎn)換到10,000sps。然后該信號傳送到兩個信號支路801a和801b。在第一信號支路801a中，該信號首先通過具有第一預(yù)定通帶的帶通濾波器802a。在一個可能的實施例中，帶通濾波器802a具有大約575Hz的下截止頻率和大約595Hz的上截止頻率。它隔離具有大約585Hz的頻率的信號。在其它實施例中，帶通濾波器802a具有不同的帶通。
然后該信號流過絕對值功能元件804a，它整流該信號，接著通過低通濾波器806a，它具有大約5Hz的截止頻率。低通濾波器806a平滑整流的信號。整流的信號通過500:1抽取器808a，將取樣率從大約10,000sps改變?yōu)榇蠹s20sps。接著該信號從第一DSP 536發(fā)送到第二DSP 538。
沿著第二信號支路801b傳送的信號以基本相同的方式處理。它流過帶通濾波器802b，絕對值功能元件804b，低通濾波器806b和500:1抽取器808a。與第一信號支路801a的主要區(qū)別在于帶通濾波器802b具有第二預(yù)定通帶。在一個可能的實施例中，帶通濾波器802b具有大約545Hz的下截止頻率和大約565Hz的上截止頻率。在其它的實施例中，帶通濾波器802b具有不同的帶通。
從每個信號支路801a和801b輸出的信號輸入到最大信號功能元件810，它選擇具有最大幅度的信號，兩個信號中的較大者通過低通濾波器812。低通濾波器812進一步平滑該信號，因此可以確定穩(wěn)態(tài)的信號強度。低通濾波器812具有大約100mHz的截止頻率。然后濾波的信號通過縮放功能元件814，它以預(yù)定因子偏置該信號的電壓電平。在一個可能的實施例中，預(yù)定因子等于1.1×10-4*(增益/100)，其中增益是可變增益裝置508的增益。
縮放的信號輸入到數(shù)據(jù)鎖存器816和信號損失(LOS)檢測邏輯818。在一個可能的實施例中，數(shù)據(jù)鎖存器816以與數(shù)據(jù)鎖存器668基本相似的方式工作。LOS檢測邏輯818將該信號強度與預(yù)定值進行比較，并輸出指示該信號強度是否低于預(yù)定值的信號強度比特。此外，數(shù)據(jù)鎖存器816和LOS檢測邏輯818以與數(shù)據(jù)鎖存器668和LOS檢測邏輯692基本相似的方式與單板計算機540接口。主要區(qū)別在于單板計算機540使用數(shù)據(jù)鎖存器816和LOS檢測電路818的輸出來確定變電站控制器108是否在正確的傳輸信號到分配線路106，而不是確定是否信號從終端接收器112正確地接收。數(shù)據(jù)鎖存器816和LOS檢測邏輯818可以分別具有與數(shù)據(jù)鎖存器668和LOS檢測邏輯692相似的替換的實施例。
從每個信號支路801a和801b輸出的信號也輸入到比特檢測算法820，它確定數(shù)據(jù)比特是邏輯“1”還是邏輯“0”。在一個可能的實施例中，編程到第二DSP538中的比特檢測算法820從每個信號支路801a和801b接收信號輸出。接著比特檢測算法計算那個信號具有較大的幅度或值。如果具有較大幅度的信號變化了，比特檢測算法820確定變化的頻率并對應(yīng)邏輯“1”，輸出高或者“1”比特。如果具有較大幅度的信號沒有變化，比特檢測算法820確定頻率沒有變化，這對應(yīng)于邏輯“0”并輸出低或者“0”比特。比特檢測電路820輸出的比特輸入到緩存器822。在一個可能的實施例中，緩存器822是60秒緩存器，以一分鐘遞增來累加數(shù)據(jù)，接著將數(shù)據(jù)輸出到存儲它的快速存儲器532中。
在一個可能的實施例中，快速存儲器532存儲由變電站控制器108發(fā)送的數(shù)據(jù)一段預(yù)定的時間，例如4.5天。由于新數(shù)據(jù)存儲在快速存儲器532中，它改寫最舊的數(shù)據(jù)。在從單板計算機540接收到取出命令時，從快速存儲器532中檢索數(shù)據(jù)。在一個可能的實施例中，在單板計算機540從用戶接收到指令時產(chǎn)生取出命令。
雖然在這里說明和描述了數(shù)字信號處理邏輯的示例實施例，用于調(diào)制傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號的很多其它的實施例是可能的。例如，可以使用硬件和/或軟件的任意組合和與終端收發(fā)器112兼容的任何類型的調(diào)制方案進行調(diào)制。
參考圖9，具有優(yōu)先操作系統(tǒng)的單板計算機540通過諸如以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)通信鏈路936與控制服務(wù)器934通信。在該示例的實施例中，控制服務(wù)器934位于中心局334的中心并且與位于幾個不同變電站的單板計算機通信?？刂品?wù)器934產(chǎn)生命令并將它們發(fā)送給單板計算機540。然后單板計算機540將命令組裝為數(shù)據(jù)包，并且變電站控制器108將命令中繼到終端收發(fā)器112?？刂品?wù)器934還將命令發(fā)送給單板計算機540，指示單板計算機540上載數(shù)據(jù)到控制服務(wù)器934。
單板計算機540執(zhí)行的代碼組織為任務(wù)。在該示例的實施例中，有三個任務(wù)來控制與數(shù)據(jù)通信鏈路936的通信。這些任務(wù)是Com Serv任務(wù)938，ComClient task(Com客戶任務(wù))940，以及Net Time task(網(wǎng)絡(luò)時間任務(wù))932。
控制服務(wù)器934使用諸如XML的元語言與單板計算機540通信。ComServ任務(wù)938是從控制服務(wù)器934接收命令和數(shù)據(jù)的命令處理器。它接收的命令和數(shù)據(jù)是以XML形式。然后Com Serv任務(wù)938將命令解析為由單板計算機540執(zhí)行的操作代碼可以理解的預(yù)定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在示例的實施例中，ComServ任務(wù)938接收并處理從控制服務(wù)器934傳送到單板計算機540的所有命令。
此外，Com Serv任務(wù)938處理用于通過將它轉(zhuǎn)換為XML上載到控制服務(wù)器934并接著通過數(shù)據(jù)通信鏈路936發(fā)送到控制服務(wù)器934的數(shù)據(jù)。除了Com Client task 940處理和發(fā)送的特定數(shù)據(jù)，發(fā)送到控制服務(wù)器934的所有數(shù)據(jù)由Com Serv任務(wù)938處理和發(fā)送。
在示例的實施例中，Com Client task 940將特定數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為XML并發(fā)送到控制服務(wù)器934。在示例說明的實施例中，Com Client task 940處理和發(fā)送不是控制服務(wù)器934特別要求的或相反計劃周期傳輸?shù)娇刂品?wù)器的信息和數(shù)據(jù)。例子包括子子信道406的狀態(tài)改變?yōu)閬G失的消息，指明變電站控制器108沒有從指定給或映射給該子子信道406的終端收發(fā)器112接收信號。在一個可能的實施例中，如果子子信道的狀態(tài)沒有在預(yù)定時間恢復，Com Clienttask 940報告該丟失狀態(tài)給控制服務(wù)器934。在另一個實施例中，一旦產(chǎn)生子子信道406的丟失狀態(tài)，Com Client task 940就報告該丟失狀態(tài)給控制服務(wù)器934，這可以快速的識別故障，包括錯誤的類型和位置。它還允許快速分配技術(shù)員和/或工程師來修理。
在某些情況下，Com Client task 940還處理和發(fā)送由控制服務(wù)器934請求的消息和數(shù)據(jù)。在示例的實施例中，Com Client task 940處理和發(fā)送在從控制服務(wù)器934請求時需要大于相當大量的時間來產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。這種命令的一個例子包括由控制服務(wù)器的請求來重建分配每個終端收發(fā)器112給特定子子信道406的表(這里參考CHAT.DAT數(shù)據(jù)文件916來討論)。在該示例的實施例中，在單板計算機540請求信息或者動作的時間與單板計算機540響應(yīng)該請求或者確認該動作的時間之間過去的相當大量的時間。
單板計算機540的代碼是在逐個命令的基礎(chǔ)上定義的，Com Serv任務(wù)938或者Com Client task 940處理和發(fā)送數(shù)據(jù)到控制服務(wù)器934。在這個實施例中，表格存儲可以由單板計算機540執(zhí)行的命令的列表，并識別Com Serv任務(wù)938或者Com Client task 940作為負責發(fā)送請求信息或者請求動作的確認給控制服務(wù)器934的任務(wù)。
網(wǎng)絡(luò)時間任務(wù)932從提供準確時間源的全球時間服務(wù)器檢索當前時間。全球時間服務(wù)器基于協(xié)調(diào)世界時(UTC)從諸如全球定位系統(tǒng)(GPS)或者由原子鐘產(chǎn)生的射頻時鐘信號DCF77信號的源中檢索當前時間。在示例的實施例中，全球時間服務(wù)器是遠地設(shè)置102并且通過數(shù)據(jù)通信鏈路936連接到單板計算機540。此外，編程單板計算機540來調(diào)節(jié)由分配變電站102服務(wù)的時區(qū)的UTC，和如果在由分配變電站102服務(wù)的地理區(qū)域中為了節(jié)約日光時間而調(diào)節(jié)時間的話，為日光節(jié)約時間而調(diào)節(jié)UTC。在替換實施例中，編程全球時間服務(wù)器來調(diào)節(jié)由分配變電站102服務(wù)的時區(qū)的UTC，以及如果在由分配變電站102服務(wù)的地理區(qū)域為了日光節(jié)約時間而調(diào)節(jié)時間的話，為日光節(jié)約時間而調(diào)節(jié)UTC。
在示例的實施例中，全球時間服務(wù)器以預(yù)定的間隔，諸如每天一次檢索UTC。接著，網(wǎng)絡(luò)時間任務(wù)932檢索以預(yù)定的間隔，諸如每天一次檢索該時間，它是適當調(diào)節(jié)的。網(wǎng)絡(luò)時間任務(wù)932具有時鐘功能，它跟蹤該時間并重新校正到從全球時間服務(wù)器檢索的時間。在其它的實施例中，全球時間服務(wù)器比每天一次更頻繁地檢索和調(diào)節(jié)時間，并且網(wǎng)絡(luò)時間任務(wù)932比每天一次更頻繁地從全球時間服務(wù)器檢索時間。例如，全球時間服務(wù)器可以以諸如5分鐘的間隔檢索UTC。類似地，網(wǎng)絡(luò)時間任務(wù)932可以從全球時間服務(wù)器以諸如5分鐘的時間間隔檢索時間。
單板計算機540也以用于執(zhí)行多種功能和存儲的數(shù)據(jù)文件的多個任務(wù)來編程。在示例的實施例中，這些任務(wù)包括CmdExe任務(wù)900，Payload task(有效載荷任務(wù))908，Work task(工作任務(wù))912，Scheduler task(調(diào)度程序任務(wù))930，CmdEpMon任務(wù)902，CmdEpdWr任務(wù)904，CmdLog任務(wù)910，以及CmdFind任務(wù)906。數(shù)據(jù)文件包括CHAT.DAT文件914，F(xiàn)IND.DAT文件916，ENDPT.DAT文件920，CHANBITS.DAT文件918以及SPU.LOG文件928。
CmdExe任務(wù)900執(zhí)行由Com Serv任務(wù)938接收和處理的所有任務(wù)。CmdExe任務(wù)900執(zhí)行要求數(shù)據(jù)上載到控制服務(wù)器934的命令。CmdExe任務(wù)900還執(zhí)行(或者開始其它任務(wù)的命令的執(zhí)行)要求改變單板計算機540的操作參數(shù)。例子包括報告丟失終端收發(fā)器112給控制服務(wù)器934，啟動命令尋找新的或者丟失的收發(fā)器112，用于將終端收發(fā)器112從一個子子信道406分配給另一個子子信道406的命令，以及設(shè)置第一和/或第二DSP 536和538的操作參數(shù)。
Payload task 908與CPLD 530接口，并將預(yù)定給終端收發(fā)器112的每個命令裝配為由終端收發(fā)器112解碼的數(shù)據(jù)包。Payload task 908輸出該數(shù)據(jù)包給緩存數(shù)據(jù)700和702的CPLD 530。如同這里更詳細地討論的，該數(shù)據(jù)包發(fā)送到終端收發(fā)器112。
Work task 912與CPLD 530以及第一和第二DSP 536和538接口。它發(fā)送指令到可變增益控制器528來改變第一和第二數(shù)字信號處理器536和538的操作參數(shù)，諸如各個可變增益裝置502，504，506，508和714的增益。它還發(fā)送指令來從快速存儲器532檢索日志文件，從縮放功能元件666以及數(shù)據(jù)鎖存器816檢索更新的時基，信號強度比特，該信號強度比特對應(yīng)于來自LOS檢測邏輯692和818的信號強度，以及從比特鎖存器694檢索噪聲字。
CmdEpdWr任務(wù)904與第二DSP 538接口并且從中檢索終端收發(fā)器112發(fā)送的數(shù)據(jù)。在示例的實施例中，它大約每20分鐘一次從比特鎖存器660中檢索數(shù)據(jù)比特。當檢索數(shù)據(jù)比特時，CmdEpdWr任務(wù)904實際上為三個分配線路導電體302，304和306的每個導電體中接收的信號從比特鎖存器660檢索比特。它確定分配線路導電體302，304和306中的那一個導電體具有最強信號強度，并丟棄在其它兩個分配線路導電體上檢測的信號強度。在示例的實施例中，CmdEpdWr任務(wù)904通過比較由沿著第二DSP 538的信號通路646的縮放功能元件666輸出的信號強度字確定分配線路導電體302，304和306中的那一個導電體具有最強信號強度。
在從最強的分配線路導電體302，304或306中選擇了數(shù)據(jù)比特之后，CmdEpdWr任務(wù)904進行差錯校正算法。在示例的實施例中，CmdEpdWr任務(wù)904執(zhí)行Bose Chaudhuri Hocquengham(BCH)代碼來校正從比特鎖存器660選擇的數(shù)據(jù)比特中的差錯。在完成差錯校正之后，數(shù)據(jù)比特存儲在數(shù)據(jù)文件ENDPT.DAT 918中。
CHANBITS.DAT數(shù)據(jù)文件918存儲具有每個子子信道406的記錄的表。在示例的實施例中，表中的每個記錄具有識別它對應(yīng)的子子信道406的入口，分配給子子信道406的終端收發(fā)器112的序列號以及存儲63數(shù)據(jù)比特的字段。每個終端分配器112分配一個唯一的標識(ID)，諸如可以由數(shù)字，字母和/或任何其它合適的字符或者標志符構(gòu)成的序列號。從每個終端收發(fā)器112接收的數(shù)據(jù)比特以對應(yīng)于在其上接收數(shù)據(jù)比特的子子信道406的記錄存儲在該表中。
在對于特定子子信道406累加63個數(shù)據(jù)比特并存儲在該表中之后，CmdEpdWr任務(wù)904將63個數(shù)據(jù)比特裝配為數(shù)據(jù)包，它包括發(fā)送該數(shù)據(jù)比特并將該數(shù)據(jù)包存儲在ENDPT.DAT數(shù)據(jù)文件920中的終端收發(fā)器112的序列號。在形成數(shù)據(jù)包并存儲在ENDPT.DAT數(shù)據(jù)文件920之后，CmdEpdWr任務(wù)904從CHANBITS.DAT數(shù)據(jù)文件918的表中清除該數(shù)據(jù)比特。在一個可能的實施例中，ENDPT.DAT數(shù)據(jù)文件920存儲每個子子信道406的30個數(shù)據(jù)包。在該示例的實施例中，每個數(shù)據(jù)包對應(yīng)于值得數(shù)據(jù)收集的24小時，因此，ENDPT.DAT數(shù)據(jù)文件920存儲每個子子信道406的30天有用數(shù)據(jù)。
CmdFind任務(wù)906以及CmdEpMon任務(wù)902合作來尋找并監(jiān)視連接到分配線路導電體302，304或者306之一的終端收發(fā)器112。CmdFind任務(wù)906開始與每個終端收發(fā)器112進行通信以將數(shù)據(jù)傳輸?shù)阶冸娬究刂破?08的基頻指定給它?；l是在斷開或者未使用的子子信道406的帶寬內(nèi)。
當安裝了新的終端收發(fā)器112時，以新終端收發(fā)器112的序列號編程控制服務(wù)器934。接著命令服務(wù)器934通過數(shù)據(jù)鏈路936和Com Serv任務(wù)906發(fā)送序列號以及尋找該終端收發(fā)器112的查找命令給CmdExe任務(wù)900。CmdExe任務(wù)900將序列號以及查找命令發(fā)送到CmdFind任務(wù)906，它識別斷開的子子信道406，并將序列號映射到斷開的子子信道406中的基頻。CmdFind任務(wù)906中繼指定的或者映射的基頻的序列號和查找命令到Payloadtask 908，它將這個數(shù)據(jù)裝配為FIND ENDPOINT(尋找終端)并將FINDENDPOINT數(shù)據(jù)包發(fā)送到變電站控制器108，如同這里更詳細的討論的。
然后變電站控制器108在分配線路導電體302，304和306上下行發(fā)送FIND ENDPOINT數(shù)據(jù)包，并且由所有的終端收發(fā)器112處理。收發(fā)器處理FIND ENDPOINT數(shù)據(jù)包。如果終端收發(fā)器112具有FIND ENDPOINT數(shù)據(jù)包中的序列號，它發(fā)送確認信號給變電站控制器108，指明它已收到它的指定的子子信道406并開始將數(shù)據(jù)發(fā)送到變電站控制器108。如果終端接收器112不具有FIND ENDPOINT數(shù)據(jù)包中的序列號，它丟棄FIND ENDPOINT數(shù)據(jù)包并對該數(shù)據(jù)包不進行進一步的處理。
CmdEpMon任務(wù)902監(jiān)視每個子子信道406的狀態(tài)。它接收由縮放功能元件666輸出的信號強度字，LOS檢測邏輯692輸出的LOS比特以及比特鎖存器694輸出的噪聲字。根據(jù)LOS檢測邏輯692以及比特鎖存器694的輸出，CmdEpMon任務(wù)902與CHAT.DAT文件916一起改變?nèi)缦滤龅谋槐O(jiān)視的子子信道的狀態(tài)。
CmdFind任務(wù)906以及CmdEpMon任務(wù)902與兩個數(shù)據(jù)文件FIND.DAT文件914和CHAT.DAT文件916接口。
FIND.DAT數(shù)據(jù)文件914存儲與查找終端收發(fā)器112的過程相關(guān)的信息。例如，每當CmdFind任務(wù)906試圖找到終端收發(fā)器112時，它在FIND.DAT數(shù)據(jù)文件914中存儲查找命令的I.D.，或者在FIND ENDPOINT數(shù)據(jù)包中發(fā)送的任何其它命令，它試圖查找的終端收發(fā)器112的序列號，以及它分配給終端收發(fā)器112的頻率。CmdFind任務(wù)906還在FIND.DAT文件914中存儲指示FIND ENDPOINT數(shù)據(jù)包傳輸何時開始的時間印記以及指示何時變電站控制器108從它試圖查找的終端收發(fā)器112接收到回復或者確認的時間印記。
CHAT.DAT數(shù)據(jù)文件存儲具有每個子子信道406的記錄的數(shù)據(jù)庫。每個記錄包括識別子子信道區(qū)段406基頻的字段，分配給子子信道406的終端收發(fā)器112的序列號(即子子信道406中的基頻)，以及子子信道406的狀態(tài)(即子子信道406中的基頻)。在示例的實施例中，CHAT.DAT文件具有9000個記錄，每個記錄對應(yīng)于9000個子子信道606之一。在一個可能的實施例中，指定給子子信道的狀態(tài)從下面選擇未使用的，暫時的，找到的，永久的，阻塞的，丟失的，恢復的以及等待的。
如果沒有指定給終端收發(fā)器112未使用狀態(tài)的話，將未使用狀態(tài)指定給子子信道406。當CmdFind任務(wù)906從控制服務(wù)器934收到查找命令934時，它識別具有未使用狀態(tài)的子子信道406，并將識別的未使用信道406內(nèi)的基頻指定給新的終端收發(fā)器112。接著CmdFind任務(wù)906輸入序列號，查找命令以及指定的基頻給Payload task 908來處理和下行傳輸。
當從終端收發(fā)器112收到確認時，CmdFind任務(wù)906將子子信道406的狀態(tài)從未使用改變到暫時。接著CmdExe task 900將新終端收發(fā)器112的找到狀態(tài)報告給控制服務(wù)器934。當報告終端收發(fā)器112的找到狀態(tài)時，CmdFind任務(wù)906將指定的子子信道406的狀態(tài)從找到改變?yōu)橛谰谩?br> 子子信道406的狀態(tài)改變?yōu)樽枞麃矸乐菇K端收發(fā)器112被指定給那個子子信道406。由于多種原因該子子信道406可以具有阻塞狀態(tài)。一個例子包括多噪聲的子子信道406的檢測。如果單板計算機540運行診斷并且確定子子信道噪聲太大，或者如果控制服務(wù)器934發(fā)出指令給變電站計算機來阻塞多噪聲的子子信道406。在示例的實施例中，單板計算機540將從第二DSP 538上的比特鎖存器694接收的噪聲字的值與預(yù)定的值進行比較，并且如果該噪聲字的值大于預(yù)定的值，則確定該信道噪聲太大。該噪聲字對應(yīng)于子子信道406上的噪聲電平。
如果將阻塞狀態(tài)指定給由終端收發(fā)器112當前使用的子子信道406，CmdFind任務(wù)906將選擇具有未使用狀態(tài)的新的子子信道406，并命令Payloadtask 908產(chǎn)生并開始FIND ENDPOINT數(shù)據(jù)包的傳輸。然后終端收發(fā)器112的序列號存儲在新指定的子子信道406的記錄中并且狀態(tài)按順序經(jīng)過找到和永久狀態(tài)，如上所述。
如果CmdEpMon任務(wù)902確定在那個子子信道406中的頻率有功率損失，則將特定子子信道406的狀態(tài)改變?yōu)閬G失。在示例的實施例中，Work Task 912從LOS檢測邏輯692接收信號強度比特并提供該信號強度比特給CmdEpMon任務(wù)902。如果該信號強度比特指示指定給那個子子信道406的終端收發(fā)器112丟失了，CmdEpMon任務(wù)902將該子子信道406的狀態(tài)改為丟失，并且CmdExe任務(wù)900將該子子信道406的丟失狀態(tài)報告給控制服務(wù)器934。控制服務(wù)器934通常命令CmdFind任務(wù)906尋找指定給該子子信道406的丟失的終端收發(fā)器112。在替換實施例中，CmdFind任務(wù)906自動地嘗試尋找丟失的終端收發(fā)器112。
當再次找到丟失的終端收發(fā)器112時，指定的子子信道406的狀態(tài)從丟失改變?yōu)榛謴?。在由CmdExe任務(wù)900將該恢復的狀態(tài)報告給控制服務(wù)器934的同時，該狀態(tài)保持為恢復。在報告恢復的狀態(tài)給控制服務(wù)器934時，該子子信道406的狀態(tài)從恢復變?yōu)橛谰谩?br> 當指示CmdFind任務(wù)906查找新的終端收發(fā)器112并且子子信道406的當前狀態(tài)為當前暫時，找到，永久或者恢復時，該子子信道406的狀態(tài)改變?yōu)榈却?。當該子子信?06的狀態(tài)為等待時，CmdFind任務(wù)906進入等待狀態(tài)一個預(yù)定的時間期間，并在過了預(yù)定時間期之后指示Payload任務(wù)908產(chǎn)生并發(fā)送尋找數(shù)據(jù)包。由于從終端收發(fā)器112接收的信號是在低頻，它們需要一段時間來衰弱。給定在示例的實施例中使用的頻率，終端收發(fā)器112發(fā)送的信號可以用多到20分鐘來衰弱，并且CmdFind任務(wù)906處在等待狀態(tài)的預(yù)定時間期大約為20分鐘或者更長。
在CmdFind任務(wù)906的等待狀態(tài)過去之后找到終端收發(fā)器112時，當找到狀態(tài)報告給控制服務(wù)器934的同時，該子子信道406的狀態(tài)改變?yōu)檎业?，并在報告結(jié)束之后該狀態(tài)改變?yōu)橛谰谩?br> Scheduler task 930在預(yù)定時間或者以周期間隔安排由單板計算機540執(zhí)行的所有動作或者事件。Scheduler task 930安排并起動多種命令的執(zhí)行，包括變電站處理單元332內(nèi)部執(zhí)行的命令。例如，Scheduler task 930指示CmdEpdWr任務(wù)904大約每20分鐘一次從比特鎖存器660檢索數(shù)據(jù)比特。
Scheduler task 930還安排傳輸數(shù)據(jù)包到終端收發(fā)器112。例如，Schedulertask 930指示Payload task 908大約每5分鐘一次發(fā)送時間(TIME)數(shù)據(jù)包給終端收發(fā)器112。該時間數(shù)據(jù)包的有效載荷包括由Net Time task 932確定的當前日期和時間，它從時間服務(wù)器周期地檢索當前日期和時間，接著跟蹤從時間服務(wù)器下載之間的當前時間。如果在計劃的一分鐘間隔沒有安排其它數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇K端服務(wù)器112，Scheduler task 930通過默認設(shè)置指示Payload task發(fā)送時間數(shù)據(jù)包。
頻繁地發(fā)送時間數(shù)據(jù)包給終端收發(fā)器112的優(yōu)點是它便于同步操作，包括變電站控制器108下行的所有終端收發(fā)器的數(shù)據(jù)收集。它還便于變電站控制器108與終端收發(fā)器112之間的同步通信。
在另一個例子中以及如參考CmdFind任務(wù)906更詳細地描述的，當安裝新終端收發(fā)器112或者正在恢復丟失的終端收發(fā)器112時，Scheduler task 930重復地指示Payload task 908發(fā)送FIND ENDPOINT數(shù)據(jù)包，直到新終端收發(fā)器112確認子子信道406的指定。終端收發(fā)器112通過發(fā)送包含確認的數(shù)據(jù)包給變電站控制器108并在終端收發(fā)器112本身產(chǎn)生觀測的確認信號確認子子信道406的指定。當諸如時間數(shù)據(jù)包的另一個數(shù)據(jù)包的計劃的發(fā)送的間隔過去了，F(xiàn)IND ENDPOINT數(shù)據(jù)包的這個重復發(fā)送瞬時地中斷。
在一個可能的實施例中，Scheduler task 930指示Payload task每一分鐘一次發(fā)送數(shù)據(jù)包給終端收發(fā)器112。以這么短的間隔發(fā)送數(shù)據(jù)包的優(yōu)點是便于新安裝地終端收發(fā)器112的快速部署。因此，安裝者可以接收快速確認終端收發(fā)器112成功安裝，而不需要等待幾分鐘。
CmdLog任務(wù)910記錄單板計算機執(zhí)行的每個命令并在SPU.LOG文本文件928中存儲命令。CmdLog任務(wù)910還執(zhí)行或者開始執(zhí)行單板計算機540和第一與第二DSP 536、538的各種診斷，并在SPU.LOG文本文件928中記錄診斷結(jié)果。
單板計算機540執(zhí)行的代碼的結(jié)構(gòu)具有很多優(yōu)點。例如，因為通過簡單地安裝終端收發(fā)器112并將該終端服務(wù)器112的序列號輸入到控制服務(wù)器934中，終端收發(fā)器112可以快速地加到系統(tǒng)，它提供了一種可擴縮的系統(tǒng)。它還提供了將終端收發(fā)器112從位于一個分配變電站102的SPU 332分配給位于不同的分配變電站102的另一個SPU 332的靈活性。例如，如果終端服務(wù)器104的業(yè)務(wù)從一個分配變電站102轉(zhuǎn)換到不同的分配變電站102，控制服務(wù)器934指示位于該不同的分配變電站102的單板計算機540執(zhí)行查找命令來查找位于該終端104的終端收發(fā)器112。
在終端收發(fā)器112離線和所有終端104從離線的終端收發(fā)器112下行的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)換到不同的終端收發(fā)器112時，出現(xiàn)另一個例子。在這個例子中，控制服務(wù)器934發(fā)送原來從該離線的終端收發(fā)器112下行的每個終端收發(fā)器112的尋找命令給仍然在線的各個終端收發(fā)器112。在在線的終端收發(fā)器112的單板計算機540執(zhí)行該尋找命令。然后在每個在線的終端收發(fā)器112的單板計算機540寄存該下行終端收發(fā)器112，它執(zhí)行該尋找命令并且從它接收確認。
此外，單板計算機540以及控制服務(wù)器934合作來識別和定位分配設(shè)備中的故障。例如在一個可能的實施例中，當子子信道的狀態(tài)為丟失并報告給控制服務(wù)器934時，控制服務(wù)器產(chǎn)生差錯報告，使得服務(wù)技術(shù)員可以修理或者替換分配給丟失子子信道的終端收發(fā)器112。自動地報告子子信道406的丟失狀態(tài)的優(yōu)點是公用部門可以與報告故障一樣快地識別故障。另一個優(yōu)點是甚至在用戶報告故障之前，能源公用事業(yè)可以知道該丟失狀態(tài)(不論它是由于故障終端收發(fā)器112或者電力損耗引起)，并可以比如果他們必需依賴用戶的報告更迅速地采取行動來修復故障。
報告幾個子子信道為丟失指示在分配系統(tǒng)本身存在故障。在另一個可能的實施例中，如果一個以上的子子信道406具有丟失狀態(tài)，控制服務(wù)器934識別分配系統(tǒng)中的公共點，這些點是在指定給丟失子子信道的終端收發(fā)器112上游。以該方式識別分配系統(tǒng)的公共點有助于識別在終端電力損耗引起故障的分配系統(tǒng)的潛在點。而且，由于單板計算機540報告子子信道406的丟失狀態(tài)，控制服務(wù)器934可以快速并自動地識別電力故障和隔離已經(jīng)出現(xiàn)差錯的分配系統(tǒng)的可能的點。因此，可以分派技術(shù)員和/或者工程師來修復故障。
在又另一個實施例中，當一些子子信道406具有丟失狀態(tài)而其它子子信道406不具有丟失狀態(tài)，控制服務(wù)器934識別分配系統(tǒng)中指定給丟失子子信道406的終端收發(fā)器112上游的和指定給未丟失的子子信道406的終端收發(fā)器112不是上游的那些點。識別分配給丟失子子信道406的終端收發(fā)器112與分配給未丟失子子信道406的終端收發(fā)器112之間的那些點有助于能源公用事業(yè)更精確地隔離可定位故障的分配系統(tǒng)的區(qū)域。
僅通過示例說明提供了上述的各種實施例，并且不應(yīng)該構(gòu)成限制本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易地認識到可以對本發(fā)明進行的各種修改和變化，而不需要遵循這里示例說明和描述的示例實施例和應(yīng)用，而不會偏離由所附的權(quán)利要求書提出的本發(fā)明的真正精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種接收和處理從多個終端接收的信號的系統(tǒng)，每個終端包括與配電系統(tǒng)中的配電線路電通信的終端發(fā)送器，該系統(tǒng)包括電力線耦合器；與該電力線耦合器電通信的變電站接收器；以及與該變電站收發(fā)器電通信的變電站電路，配置該變電站電路同時解調(diào)從多個不同終端接收的信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中該變電站電路編程為使用頻移鍵控解調(diào)信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中該變電站電路編程為在大約970Hz到大約1006Hz的范圍內(nèi)解調(diào)信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中每個信號具有大約10mHz或者更小的帶寬。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中每個信號具有4mHz的帶寬。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中該變電站電路編程為同時解調(diào)多達9000個信號，每個信號來自不同的終端收發(fā)器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中該變電站電路包括編程為同時解調(diào)從終端發(fā)送器接收的信號的數(shù)字信號處理器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中該變電站收發(fā)器同時從多個終端收發(fā)器接收信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中該電力線耦合器與配電系統(tǒng)中的配電線路進行電通信，該系統(tǒng)進一步包括在配電系統(tǒng)中電通信的一個或者多個終端，每個終端包括配置用于產(chǎn)生數(shù)據(jù)的終端電路；以及與該終端電路以及該配電系統(tǒng)中的配電線路電通信的終端發(fā)送器，配置該終端收發(fā)器用于產(chǎn)生包含該信號的信號，使用頻移鍵控調(diào)制該數(shù)據(jù)并發(fā)送調(diào)制的信號到配電線路。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中該終端電路包括自動讀表設(shè)備，該自動讀表設(shè)備與電表接口；并且該數(shù)據(jù)包括該電表測量的電力的數(shù)量。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中每個終端進一步包括終端收發(fā)器，集成地形成在該終端收發(fā)器中的終端發(fā)送器。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進一步包括變電站收發(fā)器，集成地形成在該變電站收發(fā)器中的變電站接收器。
13.一種處理通過配電線路從多個終端接收的信號的方法，該方法包括從配電線路獲得多個信號，每個信號對應(yīng)不同的頻率帶寬；和同時地解調(diào)該多個信號。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中同時地解調(diào)該多個信號包括使用頻移鍵控解調(diào)每個信號。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括從每個終端同時地接收信號。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中從配電線路獲得多個信號包括獲得從大約970Hz到大約1006Hz的頻率范圍內(nèi)的多個信號。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中從配電線路獲得多個信號包括獲得多個信號，多個信號的每個信號具有大約10mHz或者更小的帶寬。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中從配電線路獲得多個信號包括獲得多個信號，多個信號的每個信號具有大約4mHz的帶寬。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中從配電線路獲得多個信號包括獲得多到9000個信號。
21.一種在配電系統(tǒng)中雙向通信的系統(tǒng)，該系統(tǒng)配置用于查找終端，該終端具有與配電線路電通信的終端收發(fā)器，配電線路是在配電系統(tǒng)內(nèi)，該終端是由唯一的I.D.識別，該系統(tǒng)包括電耦合到配電系統(tǒng)中的配電線路的變電站收發(fā)器；與該變電站收發(fā)器電通信的變電站電路，該變電站電路編程為將該終端的唯一的I.D.映射到帶寬內(nèi)的一個基頻并控制該終端發(fā)送查找終端數(shù)據(jù)包到電力分配網(wǎng)絡(luò)，該查找終端數(shù)據(jù)包包括唯一的I.D.和該基頻，并且在從終端接收到信號時將狀態(tài)指定給該基頻，該狀態(tài)指示該變電站收發(fā)器在接收該頻率帶寬內(nèi)的信號。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中該變電站電路進一步編程為確定變電站收發(fā)器是否在對應(yīng)于分配給該終端收發(fā)器的基頻的帶寬內(nèi)停止接收信號；以及控制該變電站收發(fā)器重新發(fā)送包括該終端的唯一的I.D.和指定給該終端收發(fā)器的該基頻的查找終端數(shù)據(jù)包。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中該變電站電路進一步編程為控制該變電站收發(fā)器以預(yù)定的間隔重復地發(fā)送查找終端數(shù)據(jù)包，直到該變電站收發(fā)器從由唯一的I.D.識別的終端接收信號。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中該預(yù)定的間隔是大約1分鐘。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中該變電站電路進一步編程為控制變電站收發(fā)器以預(yù)定的間隔重復地發(fā)送查找終端數(shù)據(jù)包，該數(shù)據(jù)包的重復發(fā)送僅由替換的數(shù)據(jù)包的預(yù)定發(fā)送中斷。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中該變電站收發(fā)器和變電站電路位于第一電力分配變電站，該系統(tǒng)進一步包括第二變電站收發(fā)器和第二變電站電路，第二變電站收發(fā)器與第二變電站電路電通信，第二變電站收發(fā)器和第二變電站電路位于第二電力分配變電站；以及與在第一電力分配變電站的該變電站電路和在第二電力分配變電站的該變電站電路進行數(shù)據(jù)通信的控制服務(wù)器；其中，當該終端與在第一電力分配變電站的該變電站收發(fā)器之間失去通信時，該控制服務(wù)器指示在第二電力分配變電站的力變電站電路將指示該終端的唯一的I.D.映射到一個頻率范圍內(nèi)的基頻，并控制在第二電力分配變電站的該變電站收發(fā)器在配電系統(tǒng)上發(fā)送查找終端數(shù)據(jù)包，該數(shù)據(jù)包包括該終端的唯一的I.D.和基頻，以及在從該終端接收信號時將狀態(tài)指定給該基頻，該狀態(tài)指示位于第二電力分配變電站的該變電站收發(fā)器在接收對應(yīng)于該基頻的帶寬內(nèi)的信號。
27.一種包含在可編程電路可讀的載波中的、并編碼數(shù)據(jù)包的計算機數(shù)據(jù)信號，該數(shù)據(jù)包包括識別唯一終端的字符串，該終端包括與配電系統(tǒng)中的配電線路電通信的終端收發(fā)器，與該終端收發(fā)器電通信的終端電路以及與該終端電路電連接的自動讀表設(shè)備；對應(yīng)于帶寬的基頻，終端收發(fā)器在接收和處理數(shù)據(jù)包時通過該基頻發(fā)送信號；以及指示該終端收發(fā)器通過對應(yīng)該基頻的帶寬發(fā)送信號的查找命令；其中載波是通過該配電系統(tǒng)中的配電線路發(fā)送的。
28.一種雙向配電線路通信的系統(tǒng)，該系統(tǒng)配置為與處于用戶住處的終端收發(fā)器進行數(shù)據(jù)通信，該系統(tǒng)包括與該收發(fā)器電通信的時間服務(wù)器，該時間服務(wù)器配置用于檢索時間；和與配電線路電通信的變電站控制器，該變電站控制器包括收發(fā)器和可編程電路，該可編程電路包括變電站時鐘，該可編程電路編程用于周期地從時間服務(wù)器檢索時間來校正變電站時鐘為該檢索的時間，并控制該收發(fā)器將該時間發(fā)送該終端收發(fā)器。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中該時間服務(wù)器編程用于調(diào)節(jié)該系統(tǒng)所在的地理區(qū)域的時區(qū)的時間來確定調(diào)節(jié)的時間；以及由該收發(fā)器檢索的時間是該調(diào)節(jié)的時間。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中該可編程電路進一步編程用于調(diào)節(jié)該系統(tǒng)所在的地理區(qū)域的時區(qū)的時間來確定調(diào)節(jié)的時間；以及由該收發(fā)器檢索的時間是該調(diào)節(jié)的時間。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中該可編程電路進一步編程在該系統(tǒng)在該地理區(qū)域期間調(diào)節(jié)日光節(jié)約時間的時間并辨別日光節(jié)約時間。
32.根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中由該時間服務(wù)器檢索的該時間是協(xié)調(diào)世界時(UTC)。
33.根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中從全球定位系統(tǒng)檢索該時間。
34.根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中從傳遞從原子鐘產(chǎn)生的時間的無線電信號中檢索該時間。
35.根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中該可編程電路編程用于每5分鐘一次發(fā)送該時間給該終端收發(fā)器。
36.根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，進一步包括該終端收發(fā)器，該終端收發(fā)器包括可編程電路以及終端時鐘，該終端收發(fā)器編程用于在從該變電站控制器接收到該時間時將該終端時鐘校正為從該變電站控制器接收的時間。
全文摘要
一種用于接收和處理從多個終端接收的信號的系統(tǒng)。每個終端包括與配電系統(tǒng)中的配電線路電通信的終端發(fā)射器。該系統(tǒng)包括電力線耦合器。變電站接收器與電力線耦合器電通信。變電站電路與變電站收發(fā)器電通信。變電站電路配置為同時解調(diào)從多個不同終端接收的信號。
文檔編號G01D4/00GK1839557SQ200480024240
公開日2006年9月27日 申請日期2004年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月24日
發(fā)明者達米安·G·博尼卡托, 維恩·J·奧爾森, 查德·K·沃爾特, 羅爾夫·J·弗倫, 大衛(wèi)·F·奧爾森 申請人:亨特技術(shù)有限公司