【正文】 一個(gè) MIICLK 正沿到來(lái)之前， MIITXEN 被外部主機(jī)復(fù)位。RESET 信號(hào)由復(fù)位電路提供。 MAX2986MAC 層將從電力線端接收到的數(shù)據(jù)，解包后轉(zhuǎn)換為 MII 幀，經(jīng) MII 接口轉(zhuǎn)送給以太網(wǎng)物理層收發(fā)器 L80225，其通過(guò) PJ45接口實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)信號(hào)的發(fā)送和接收。最后由緩沖器和線路驅(qū)動(dòng)器將信號(hào)送上電力線，完成信號(hào)的發(fā)送 。 MAX2986 通過(guò) AFE 剩余的 6 個(gè)端口對(duì) MAX2980的工作模式、時(shí)鐘、使能等的控制。 CLKIN 接 MAX2986 的 XIN； XOUT 接 MAX2986 的 XOUT。 MAX2986 的開(kāi)放式結(jié)構(gòu)允許擴(kuò)展可編程性、擴(kuò)充容量、改善 MAC 中的測(cè)試能力，獲得最佳性能，非常適合局域網(wǎng) (LAN)、音頻、語(yǔ)音、家庭自動(dòng)化、工業(yè)自動(dòng)化、寬帶電力線傳輸 (BPL)以及頻譜整形、信號(hào)陷波處理等應(yīng)用，針對(duì)不同地區(qū)的規(guī)范體系提供無(wú)與倫比的靈活性。 (4)MAXIM 公司設(shè)計(jì)的該芯片為電力線載波通信專用芯片，配用配套的模擬前端收發(fā)器 MAX2980，兩者可以達(dá)到無(wú)縫連接，提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可靠性。 (3)從以太網(wǎng)接口收發(fā)符合以太網(wǎng)規(guī)范的信號(hào)。 中國(guó) 礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 5 電 力線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)終端設(shè)計(jì) 電力線載波通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 實(shí)現(xiàn)電力線網(wǎng)絡(luò)通信的必要設(shè)備是局端模塊和終端設(shè)備，其中終端模塊，即電力線調(diào)制解調(diào)器是實(shí)現(xiàn)電力線上網(wǎng)的關(guān)鍵。在發(fā)送前， OFDM 將不同頻率的信號(hào)組合成一個(gè)信號(hào)，然后在電力線上傳輸。 圖 知 OFDM 技術(shù)的信號(hào)傳輸過(guò)程。 抗載波間干擾 (ICI) OFDM 的子載波是一組正交函數(shù)集，相互之間不存在串?dāng)_。 在每個(gè) OFDM 信號(hào)周期前插入一個(gè)保護(hù)間隔 A， OFDM 的傳輸周期由 T 變成T+A。 在第 n 個(gè) OFDM 符號(hào)周期內(nèi)對(duì)基帶信號(hào)以 NTts ? 為間隔進(jìn)行采樣，得到的離散采樣值為 : ?? ????? ?????????????? 10 ,10 ,1 2e x p12e x p Nk knnttNk knNn NnkjXNTtkjXx s ?? 式中 10 ??? Nn 。為實(shí)現(xiàn)最大頻譜效率，一般取載波最小間隔等于符號(hào)周期的倒數(shù)。在傳統(tǒng)的數(shù)字通信系統(tǒng)中，符號(hào)序列被調(diào)制到一個(gè)載波上進(jìn)行串行傳輸，每個(gè)符號(hào)的頻率可以占有信道的全部可用帶寬。那么，復(fù)傳輸常數(shù)可以簡(jiǎn)化為： fjkfkfkr 321 ??? 這里常數(shù) ki(i=1， 2， 3)體現(xiàn)的是材料和幾何參數(shù)。39。在大多數(shù)的實(shí)際情況下，頻率相關(guān)權(quán)衡因子 gi；能被簡(jiǎn)化成非頻率相關(guān)的復(fù)數(shù)，可以表示為路徑的權(quán)值。這種噪聲的功率譜密度有時(shí)候能達(dá)到比背景噪聲高出 50dB 以上。 (2) 窄帶噪聲：絕大多數(shù)為調(diào)幅的正弦信號(hào)。這樣有些用電設(shè)備會(huì)工作在阻抗不匹配的狀態(tài)，造成信號(hào)的反射，從而使有用信號(hào)可能經(jīng)過(guò)不同的路徑到達(dá)接受點(diǎn)。 CC lnLfKb ???? 中國(guó) 礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 電力線通信信道的傳輸特性 信號(hào)衰減 對(duì)于低壓電力線通信來(lái)說(shuō)，信號(hào)衰減十分嚴(yán)重，可以達(dá)到 100dB／ km。這就使得同母線的各條電力線上所能共同利用的頻譜，還要比 40～ 500kHz 窄。使用頻率過(guò)高線路衰減將增得很大，通信距離受到限制；而使用頻率太低，將受到 50Hz 工頻諧波的干擾，同時(shí)要求耦合電容器的電容量和阻波器的強(qiáng)流線圈電感量增大，而使線路設(shè)備在制造商和經(jīng)濟(jì)上造成困難。由于阻波器 T1 的存在，高頻信號(hào)沿電力線傳輸?shù)?B 端，再經(jīng)過(guò) B 端的 C F2 送入 B 端載波設(shè)備。常用的耦合采用圖中所示的相地耦合方式。由于多個(gè)用戶共享信道帶寬，當(dāng)用戶增加到一定程度時(shí)，網(wǎng)絡(luò)性能和用戶可用帶寬有所下降，但這些問(wèn)題可以通過(guò)合理的組網(wǎng)方式得到解決。 電力線通信并不是新技術(shù)，已經(jīng)有著幾十年的發(fā)展歷史，在中高壓輸電網(wǎng)上通過(guò)電力線載波機(jī)利用較低的頻段 (9～ 490KHz)，以較低的速率傳送話音或遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)，這是以往電力線載波通信的主要應(yīng)用。并于 20xx 年底開(kāi)通我們第一個(gè)電力線為傳輸介質(zhì)的 PLC 寬帶接入Inter 試驗(yàn)小區(qū)。隨后，許多國(guó)家研究機(jī)構(gòu)紛紛開(kāi)展了高速電力線通信技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)，產(chǎn)品的傳輸速率也從 1Mbit／s 發(fā)展到 1 24Mbit／ s 甚至更高。 電力線作為一種不用重新布線的基礎(chǔ)設(shè)施，過(guò)去僅僅用于遠(yuǎn)程抄表、家居自動(dòng)化，傳輸速率很低，不適合高速信息傳輸。本畢業(yè)論文的知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬于培養(yǎng)單位。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文題目： 基于 ARM 的電力線載波通信研究 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文任務(wù)書(shū) 專業(yè)年級(jí) 學(xué)號(hào) 學(xué)生姓名 任 務(wù) 下 達(dá) 日 期 ： 20xx 年 12月 14日 畢業(yè)論文日期 ： 20xx 年 12月 20日 至 20xx年 6 月 5 日 畢業(yè)論文題目： 基于 ARM 電力載波通信研究 畢業(yè)論文專題題目： 畢業(yè)論文主要內(nèi)容和要求： 學(xué)習(xí)、掌握電力線載波通信原理； 學(xué)習(xí) ARM 控制器使用方法，及開(kāi)發(fā)平臺(tái)的使用； 完成基于 ARM 的電力載波機(jī)軟、硬件設(shè)計(jì)。 本人簽名： 日期： 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文指導(dǎo)教師評(píng)閱書(shū) 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ) （①基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握； ② 獨(dú)立解決實(shí)際問(wèn)題的能力；③ 研究?jī)?nèi)容的 理論依據(jù)和技術(shù)方法；④取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑤工作態(tài)度及工作量；⑥總體評(píng)價(jià)及建議成績(jī)；⑦存在問(wèn)題； ⑧ 是否同意答辯等）： 成 績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文評(píng)閱教師評(píng)閱書(shū) 評(píng)閱教師評(píng)語(yǔ) （ ①選題的意義； ② 基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力；④工作量的大??；⑤取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑥寫(xiě)作的規(guī)范程度；⑦總體評(píng)價(jià)及建議成績(jī)； ⑧ 存在問(wèn)題； ⑨ 是否同意答辯等 ）： 成 績(jī)： 評(píng)閱教師簽字： 年 月 日 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文答辯及綜合成績(jī) 答 辯 情 況 提 出 問(wèn) 題 回 答 問(wèn) 題 正 確 基本 正確 有一般性錯(cuò)誤 有原則性錯(cuò)誤 沒(méi)有 回答 答辯委員會(huì)評(píng)語(yǔ)及建議成績(jī)： 答辯委員會(huì)主任簽字： 年 月 日 學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組綜合評(píng)定成績(jī)： 學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組負(fù)責(zé)人： 年 月 日 摘 要 電力線通信 (Power Line Communication， PLC)是指以電力線作為媒質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)、信息的傳輸和交換。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)迅猛發(fā)展，國(guó)內(nèi)外開(kāi)展利用低壓電力線傳輸速率在 1Mbps 信息的高速電力線載波技術(shù)，該技術(shù)在現(xiàn)有電力線上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)，語(yǔ)音和視頻等多業(yè)務(wù)的承載。國(guó)際各大公司紛紛推出 PLC 調(diào)制解調(diào)芯片。 20xx 年 3 月引進(jìn)歐洲 PLC 產(chǎn)品進(jìn)行語(yǔ)音傳輸試驗(yàn)，在我國(guó)第一次實(shí)現(xiàn)了利用電力線同時(shí)上網(wǎng)和打電話。 電力線載波優(yōu)點(diǎn)： (1)電力線載波通信利用的是現(xiàn)有的電力基礎(chǔ)設(shè)施 ——電網(wǎng)，這個(gè)傳輸媒介是全球覆蓋最大的網(wǎng)絡(luò)，用電力線做接入無(wú)需新布線就可以用到有電的地方就有寬帶接入，不受地形、地貌的影響，投資少，施工期短，設(shè)備簡(jiǎn)單，可以同其他通信手段一起實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。 中國(guó) 礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 電力線載波 通信 原理 圖 電力線載波通信的原理框圖 上圖所示為實(shí)現(xiàn)電力線載波通信的原理框圖。它由耦合電容 C 和結(jié)合濾波器 F 組成。中心頻率為 f1 的收信帶通濾波器濾出 f1+(0． 3—3． 4)kHz 的高頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大、解調(diào)以后得到 A 端的語(yǔ)音信號(hào)。在實(shí)際選擇頻帶時(shí)，還必須考慮無(wú)線電廣播和無(wú)線電通信的影響。 電力線載波通道基本特性分析 電力線載波信號(hào)是在傳送 50Hz 輸電線上進(jìn)行傳輸?shù)?。衰減的主要原因并不在于電力線本身的阻抗，而是電力線上并連著的許多負(fù)載，尤其是那些用于調(diào)整電網(wǎng)功率因數(shù)的大電容。由于信號(hào)在每條路徑上經(jīng)歷的時(shí)間 不同，延遲信號(hào)在接收端與原始信號(hào)疊加產(chǎn)生干擾，即多徑干擾。這種噪聲主要由中短波發(fā)射的廣播臺(tái)的介入引起，并且它的幅度通常隨著時(shí)間變化。如圖 所示。另外考慮到延時(shí) τi，信道長(zhǎng)度 di。 式中參數(shù) R’、 L’、 G’和 C’分別表示導(dǎo)線的電阻、電感、電導(dǎo)及電容是由主傳輸線決定的。傳輸常數(shù)的實(shí)部用 a 表示，代表衰減因子，隨著頻率的增加而增加。 OFDM 調(diào)制方式是將可用的頻譜分成 N 個(gè)頻帶較窄、相對(duì)低速率傳輸?shù)淖虞d波，子 載波的幅頻響應(yīng)相互重疊和正交。 當(dāng) OFDM 所有子載波的頻譜疊加在一起，信號(hào)頻譜接近于矩形頻譜，因而其頻譜利用率在理論上可以達(dá)到香農(nóng)信號(hào)傳輸?shù)臉O限?？梢?jiàn) ， 將基帶信號(hào)分別調(diào)制到 N 個(gè)正交的子載波上就相當(dāng)于對(duì) {Xk}作 IDFT 運(yùn)算，相應(yīng)的，解調(diào)就相當(dāng)于對(duì)接收到的信號(hào)作 DFT 運(yùn)算，而DFT、 IDFT 可用 FFT 算法快速高效地實(shí)現(xiàn)。保護(hù)間隔內(nèi)的信號(hào)是由 OFDM 信號(hào)進(jìn)行周期延伸生成的，相當(dāng)于將 OFDM信號(hào)的尾部復(fù)制到前面。然而，實(shí)際信道中存在的各種噪聲、多徑失真、衰減等都會(huì)對(duì)信號(hào)產(chǎn)生影響。先將發(fā)送端輸入的串行數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)串并變換器變成 N 路并行信號(hào)，然后將各路信號(hào)分別進(jìn)行基帶調(diào)制，通過(guò)快速傅立葉反變換，將基帶信號(hào)調(diào)制到各個(gè)子載波上，在實(shí)際應(yīng)用中，為了消除碼間干擾，在 OFDM 信號(hào)中加入保護(hù)間隔，使得保護(hù)時(shí)間大于信道的多徑時(shí)延，通常是將OFDM 符號(hào)尾部長(zhǎng)度為 L 的樣品復(fù)制到本符號(hào)的前面，作為循環(huán)前綴 (CyclicPrefix，CP)用以間隔各符號(hào)。雖然每一路信號(hào)的傳輸速率不高，但是 84 路信號(hào)合在一起就能得到很高的傳輸速度。人們以往研究的電力線調(diào)制解調(diào)器，多數(shù)因?yàn)閿?shù)據(jù)傳輸速率太低，而不符合寬帶通信的要求。 針對(duì) OFDM 調(diào)制解調(diào)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，世界各大芯片廠商都推出了各自的OFDM 處理核心芯片。 圖 調(diào)制解調(diào)器組成 OFDM 基帶信號(hào)處理模塊 系統(tǒng)采用 MAX2986 作為電力線數(shù)字收發(fā)器， MAX2986 數(shù)字收發(fā)器采用MAXIM 先進(jìn)的 OFDM 電力線引擎，提供高達(dá) 14Mbps 的自適應(yīng)數(shù)據(jù)傳輸速率，傳輸頻帶為 至 ，具有先進(jìn)的窄帶干擾抑制電路，并帶有 56 位DES 密鑰管理，實(shí)現(xiàn)安全通信。具有密鑰管理的 56 位 DES 加密電路提供安全保障。 圖 時(shí)鐘電路 50． 0MHz 的時(shí)鐘頻率由 MAX2986 的 AFECLK 輸出，供 MAX2980 的工作使用，MAX2986 的 AFECLK 接 MAX2980 的 CLK。 模擬前端的信號(hào)接收部分包括了 LNA(10wnoiseamplifier)、商通濾波器 (HPA)、低通濾波器 (LPA)、自動(dòng)增益控制放大器 (AGC)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)。在電路設(shè)計(jì)上可以不用再添加額外的放大器和緩沖器。 Ether 接口電路見(jiàn)圖 。 L80225 工作頻率為 25MHz，由 25MHz 生成電路提供。 MII 接口的發(fā)送如圖 所示 圖 MII 接口發(fā)送 當(dāng) MAX2986 準(zhǔn)備發(fā)送一幀數(shù)據(jù)給外部主機(jī)時(shí)，如果沒(méi)有正在進(jìn)行中的發(fā)送會(huì)話，等待一個(gè) IFG 之后 (相對(duì)于 MIICRS，約 )， MAX2986 發(fā)出 MIIRXDV信號(hào)。 D D2 為兩個(gè)二極管，防止高壓進(jìn)入。 TNY266 電路如圖 所示 。 圖 電源電路 OFDM 系統(tǒng)的性能仿真 仿真流程 整個(gè)系統(tǒng)的仿真流程如下圖 。這一點(diǎn)是關(guān)鍵的，基帶信號(hào)經(jīng)過(guò) DPSK(差分 PSK)調(diào)制后，會(huì)將碼元映射到一個(gè)復(fù)信號(hào)上，這是 DSP處理的過(guò)程，而后這些 復(fù)信號(hào)對(duì)應(yīng)到各頻點(diǎn)上后，做 N點(diǎn)的IFFT變換， N可以通過(guò)選 擇，但不是隨便的