【正文】 SC)的處理器內(nèi)核，一個(gè)含有 OFDM數(shù)據(jù)處理、加密 /解密算法和信道優(yōu)化算法的程序存儲(chǔ)器 （ ROM） 、還有一個(gè)鏈接序列、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 （ RAM） 以及兩個(gè)直接數(shù)據(jù)傳送通道 （ DMA） 。 I/O模塊主要集成了 MAC與主機(jī)、外圍設(shè)備間的各種接口，因此功能非常豐富。 INT5200 芯片的功能結(jié)構(gòu) INT5200采用 LBFAG（ Low Profile and Fine— pitch Ball Grid Array， 細(xì)微 間距球柵陣列封裝 ） ，有 144引腳。而且它還集成有 、以太網(wǎng)和 MII/GPSI接口以及10bitADC、 10bitDAC、濾波器、功率放大器和 AGC控制器 ， 使用比較方便，從而為 PLC通信裝置的研究開發(fā)提供了一款比較理想的解決方案。同時(shí)在每個(gè)子信道上信號(hào)帶寬小于信道相干帶寬，所以雖然整個(gè)信道是頻率選擇性衰落的，但是每個(gè)子信道是相對平坦的非頻率選擇性的，大大減少符號(hào)間干擾。 （ 3） 抗干擾性 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 OFDM 技術(shù) 12 OFDM 可以自動(dòng)選擇噪聲干擾比較小的載波進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。 （ 2） 抗衰減性 電力 線上信號(hào)的衰減是不斷變化的，在衰減較大的區(qū)域無法有效傳輸信號(hào)，只能利用曲線中衰減較小的區(qū)域。分析表明 ， OFDM具有頻譜利用率高，抗多徑衰落和碼間干擾 的特點(diǎn)， 能抑制阻抗衰減與噪聲干擾 ， 在帶寬受限的低壓電力線通信領(lǐng)域具有較 大的優(yōu)勢 ， 它成功解決了低壓電力線通信技術(shù)中的諸多難點(diǎn) 。 ④ 碼間干擾 （ ISI） 是造成系統(tǒng)傳輸性能下降的主要原因。 OFDM 技術(shù)適用于 PLC 的優(yōu)點(diǎn) [29] OFDM技術(shù)適用于低壓電力線通信的優(yōu)點(diǎn)有 如下幾點(diǎn)： ① OFDM允許重疊的正交子載波作為子信道 ， 提高了頻譜利用率。因此，使用適 當(dāng)大小的循環(huán)前綴就能夠使 OFDM技術(shù)消除碼間干擾。除了解決同步問題，使用循環(huán)前綴還可以很好的消除碼間 干 擾。接收器收到的信號(hào)是時(shí)域信號(hào)。計(jì)算出快速傅立葉逆變換樣值之后，一個(gè)循環(huán)前綴被加到了樣值前，形成拓展的 OFDM信息碼元 。 系統(tǒng)通常用 DSP芯片通過快速傅立葉變換對（ IFFT和 FFT） 實(shí)現(xiàn)上述過程，其 實(shí)現(xiàn)過程如圖 5所示。將為 NlogN，并能用熟悉信號(hào)處理器完成 OFDM調(diào)制。 解調(diào)則利用了子載波在頻域內(nèi)的正交性原理，即 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 為第 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 為第 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。為了保證子載波相互正交，子載波間的最小間隔等于碼元周期倒數(shù)的整數(shù)倍。在對每個(gè)載波完成調(diào)制以后，為了增加數(shù)據(jù)的吞吐量、提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，它又采用了一種叫作 HomePlug的處理技術(shù)，來對所有將要被發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)位的載波進(jìn)行合并處理，把眾多的單個(gè)信號(hào)合并成一個(gè)獨(dú)立的傳輸信號(hào)進(jìn)行發(fā)送。 如當(dāng)碼元為矩形脈沖時(shí)，其頻譜如圖 圖 3所示。 為了獲得較高的頻譜利用率，使各子載波的頻譜分布相互重疊和正交，合成后一起發(fā)送。在傳統(tǒng)的頻分復(fù)用方法中各個(gè)子載波的頻譜是互不重疊的，需要使用大量的發(fā)送濾波器和接收濾波器，大大增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度和成本。在這樣的系統(tǒng)中，每個(gè)獨(dú)立數(shù)據(jù)流的帶寬即子信道，只占用可用帶寬的 一 小部分。但在高速數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，電力線信道呈現(xiàn)出的頻率選擇特性、阻抗劇烈變化、較大的噪聲干擾及高衰減等特性，使電力線成為一個(gè)并不理想的通信 媒介。其優(yōu)點(diǎn)是 ： 電力線和信 號(hào)線合一，無須布設(shè)信號(hào)線 ； 人們原來使用和維護(hù)電器的習(xí)慣都不受影響，家電無須增加雙絞線、紅外等接口，只要在內(nèi)部配備電力線載波通信芯片，再更新程序就行了，對老式家電的改造也很容易。自動(dòng)抄表系統(tǒng)就是自動(dòng)采集各種計(jì)量表的讀數(shù) （ 如 ： 電表、水表、煤氣表等 ） ，現(xiàn)在采集數(shù)據(jù)方法有 ： 電話線、無線電、電力線和紅外線等等。目前 ， LPC主要應(yīng)用于三個(gè)方面 ： 智能小區(qū)、自動(dòng)抄表系統(tǒng)、重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 PLC 技術(shù) 6 家居智能化。 （ 2） 傳輸速率 理論上講，利用 OFDM 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn) 幾十 兆、甚至上百兆的數(shù)據(jù)傳輸。由于電力線信道呈無法預(yù)知的多徑傳輸和發(fā)射特征，致使信道特征表現(xiàn)為一個(gè)時(shí)變的頻率選擇性衰減信道，因此信道容量和誤碼率特性會(huì)收到多徑衰減的影響而惡化。通常，電力線在某一時(shí)刻對 不同的頻率的信號(hào)，線路衰減不同，而且隨著線路 的阻抗和負(fù)載變化，信道的衰減也在不斷變化 。由于電力線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面大和無需重新布線的優(yōu)點(diǎn)，電力線通信廣泛應(yīng)用于信息家電、樓宇智能化及寬帶接入等應(yīng)用領(lǐng)域。信源 （ 已編碼 ） 經(jīng)信道編碼后進(jìn)行調(diào)制 （ 如 GMSK或OFDM調(diào)制方法等 ） ，帶通濾波器濾波，最后經(jīng)耦合電路耦合到低壓電力線上傳輸。 在試驗(yàn)網(wǎng)運(yùn)行成功的基礎(chǔ)上，為了早日實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)營，國電通信中心積極配合國家信息產(chǎn)業(yè)部電信傳輸測試機(jī)構(gòu)和國家電磁兼容認(rèn)證機(jī)構(gòu)，對 已開通的PLC 試驗(yàn)網(wǎng)進(jìn)行了相關(guān)測試。先后多次到國外對 PLC 技術(shù)的應(yīng)用與標(biāo)準(zhǔn)化制定進(jìn)行考察和調(diào)研，分別參加了在歐洲、美國和重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 緒論 3 香港召開的 PLC 專題國際會(huì)議，引入國外產(chǎn)品進(jìn)行試驗(yàn)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截止 20xx 年底， PLC 的實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)已遍及 歐洲、亞洲、北美、洲南美洲、非洲、以及大洋洲的 40 多個(gè)國家和地區(qū)。 隨后，許多國家的研究機(jī)構(gòu)也紛紛開展了高速電力線通信技術(shù)的研究和開發(fā) ，如美國的 Intellon、 Inari（ Intelogis）公司，以色列的 ITRAN、 公司，韓國的 Xiline 公司，瑞士的 ASCOM 公司，德國的 Polytrax 公司，西班牙的DS2 公司等，產(chǎn)品的傳輸也從 1Mbit/s 發(fā)展到 1 24Mbit/s，甚至 200Mbit/s。 國內(nèi)外的發(fā)展 [2][26] 國外發(fā)展?fàn)顩r 英國聯(lián)合電力公司的子公司 Norweb 通訊公司在 1990 年開始對高速電力線通信進(jìn)行研究。 相比之下，低壓 PLC技術(shù)的研究及應(yīng)用更為困難。 關(guān)鍵詞 ： 電力線通信 OFDM（正交頻分復(fù)用） 硬件 電路 設(shè)計(jì) INT5200 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 Abstract Ⅱ Abstract Power munication uses power lines as munication media for data transmission and information exchange. As we enter the 21st century, with the development of the technologies of modulation, power line munication is developing rapidly. Because power line munication has several advantages, such as no need of new wire and low cost, it has drawn a lot of attention in the fields of broadband access. This thesis firstly makes a simple introduction for powerline munication , discussing the transmission channel property of the low voltage powerline, then introduces the Orthogonal Frequency Division Multiplexing technology which can improve this transmission channel in detail that prepares the ground for the further hardware circuit design of the PLC device. After the related theory analysis , the thesis introduces the Intellon’s the chips of INT5200 and correlative technology ,and then it presentes the design proposal for the whole system and also makes every functional module actualized part by part . Key words： powerline munication OFDM（ Orthogonal Frenquency Division Multiplexing） hardware circuit design INT5200 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 緒論 1 1 緒論 電力線通信介紹 [1][27] 電力線通信 （ Power Line Communication， PLC） 是指以高壓電力線 （ 在電力載波領(lǐng)域通常指 35kV及以上電壓等級 ） 、中壓電力線 （ 指 10kV電壓等級 ） 或低壓配電線 （ 380/220V用戶線 ） 電力線作為傳 輸媒介，在電力線通信網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間以及在電力線通信網(wǎng)絡(luò)與其他通信網(wǎng)絡(luò)之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和信息傳遞的一種特殊通信方式。進(jìn)入21 世紀(jì)以來，隨著調(diào)制技術(shù)的進(jìn)步，電力線通信技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展。 4. 3 系統(tǒng)的各功能模塊 ....................................................................................... 18 以太網(wǎng)物理層模塊 .............................................................................. 18 調(diào)制解調(diào)模塊 ...................................................................................... 21 系統(tǒng)可編程單元 .................................................................................. 23 供電電源模塊 ...................................................................................... 24 4. 4 系統(tǒng)的電路實(shí)現(xiàn) ........................................................................................... 26 耦合電路 .............................................................................................. 26 保護(hù)電路 .............................................................................................. 26 復(fù)位電路 .............................................................................................. 28 以太網(wǎng)接口電路 .................................................................................. 30 小結(jié) ................................................................................................................ 32 5 總結(jié) .......................................................................................................................... 33 致 謝 ................................