基于OFDM的PLC调制解调器设计资料下载.pdf

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摘要电力线载波通信（PLC）是利用电力线作为介质传输信号一种通信手段，随着现代电子技术的发展，通过PLC高速传输数据已经成为可能，尤其是OFDM技术的成熟，使得PLC的传输速率可以达到500MB，因此论文选题具有广泛的应用前景。

论文简要介绍了PLC技术和OFDM技术，探讨了OFDM技术的原理、信道特性及其优缺点。

给出了以Intellon公司的INT6400和INT1400为核心的宽带PLC调制解调器方案，讨论了基于OFDM技术的PLC调制解调器组成结构，设计了电源模块、INT6400模块、INT1400模块、存储器模块及其以太网控制器模块电路，最后给出了测试结果。

关键词：

电力线载波通信正交频分复用PLC调制解调器ABSTRACTPowerlinecarriercommunication（PLC）usesthepowerlineasthemediumtotransmitdata.Asthedevelopmentofmodernelectronictechnology,high-speeddatatransmissionthroughpowerlinehasbecomepossible.WiththematurityofOFDMtechnology,PLCmodemtransferrateupto500MB.Sotheapplicationofthistopicinthearticleisextensive.ThisarticlegivesusabriefintroductionofPLCtechnologyandtheOFDMtechnology,andweexploredthetheoryofOFDMtechnology,channelcharacteristics,advantagesanddisadvantages.WeshowtheschemeofPLCmodemthatbasedonINT6400/INT1400chipset,andthendiscussthestructureofthePLCmodembasedonOFDMtechnology.Wedesignedthepowersupplymodule,INT6400module,INT1400module,memorymoduleandEthernetcontrollermodulecircuit.Finally,weshowtheresultofourexperiment.Keywords:

PowerLineCarrierOFDMPLCmodem目录摘要.1ABSTRACT.7目录.9第一章绪论.11.1课题背景及意义.11.2低压电力线载波通信技术.21.2.1低压电力线载波通信技术在智能小区系统中的应用.21.2.2低压电力线载波通信技术在自动抄表系统中的应用.21.2.3低压电力线载波通信技术在家居智能化系统中的应用.21.3电力线载波通信技术的发展状况.31.4论文主要内容.4第二章电力线载波原理综述.52.1电力线载波系统总体结构.52.2电力线载波通信的特点.62.2.1电力线上的干扰噪声.72.2.2电力线上的输入阻抗.72.2.3电力线上的衰减.82.3PLC通信技术.92.3.1传统PLC通信技术.92.3.2扩频载波通信（SSC）技术.92.3.3正交频分复用原理.102.4Homeplug协议.112.5几款电力线载波芯片.112.6本章小结.13第三章基于OFDM的PLC调制解调器设计.153.1宽带PLC调制解调器的设计要求.153.2OFDM技术.173.2.1OFDM的基本原理.173.2.2OFDM信号的频谱特性.193.2.3OFDM信道的调制与解调.213.2.4OFDM循环前缀.233.2.5OFDM技术的优缺点.273.3基于OFDM的PLC调制解调器设计.283.3.1基于OFDM的PLC调制解调器的硬件结构.283.3.2电源模块设计.303.3.3INT6400模块设计.323.3.4INT1400模块设计.343.3.5存储器模块设计.343.3.6以太网收发控制器模块设计.363.4本章小结.37第四章总结与实验.39致谢.43参考文献.45作者在读期间研究成果.47第一章绪论1第一章绪论1.1课题背景及意义电力线载波（PLC,PowerLineCarrier）是电力系统一种独特的通信方式，电力线载波通讯技术指的是利用现有的电力线，通过载波，把模拟或是数字信号进行高速传输的通信技术。

它最大的特点是不需要重新组建网络，只要有电力线的地方就可以实现数据传递。

随着信息技术和网络技术的迅猛发展，国内国外都开展了利用低压电力线作为介质来传输高速信号的电力线载波技术的研究，该技术在现有电力线上实现语音、数据和视频等多种数据传播。

电力线载波的高速通信技术不断的在进步，它现在已经可以传输数据、视频、语音和电力作为一个整体，是充满了创新精神的一种技术。

除了这些，电力线通信技术的组网的可靠性高、利于实现、构造简单、成本较低等特点也受到了越来越多的人们的关注。

尤其是“十一五”规划方案中已经把PLC（电力线载波通信）列入到了国家重点研究项目，其中的低压电力线载波的发展方向十分明确，说明国家已经把研究电线上网的技术原理和应用技术作为了当前电力线载波通信技术的研究重点，探讨电线上网的政策和电力线载波运营方式，为实现全方位电线上网打好基础作为发展重点1。

这都是我们研究电力线载波通信的动力源泉。

就当前状况来说，由于电力线载波技术自身不完善，高速的电力线载波通信技术仍然没有得到大规模的使用。

大家都知道，电力线（PL）的主要作用就是用来传输电能得。

在线路上电流大、噪声大、电压高、负载的种类多，要想在电力线上传输信号的话就对电力线载波技术的设备抗干扰性和稳定性提出了很大的挑战。

电力线中的信道噪声干扰是电力线通信发展中遇到的比较复杂的问题，电力线载波通信作为宽带接入技术问题的关键就是怎样解决这个问题。

所以，目前国际上高速电力线载波通信所采用的主要调制技术有三类：

单载波技术、扩展频谱技术与正交频分复用（OFDM,OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）调制技术2。

文章在系统全面的讲解了低压电力线载波通信的原理以及相关技术的现有成果基础上，论述了OFDM调制解调技术的基本原理，还有它在高速低压电力线载波通信中的应用。

论文中有分析论述和仿真，阐述了把OFDM技术作为电力线载波通信的关键技术的原因。

2基于OFDM的PLC调制解调器设计1.2低压电力线载波通信技术电力线载波通信（PLC）作为一种“新无线”技术，利用现有的电力网作为信道，实现数据传递和信息交换，具有十分广阔的应用前景。

其主要应用领域包括：

智能小区系统、自动抄表系统、家居智能化系统等。

1.2.1低压电力线载波通信技术在智能小区系统中的应用智能小区系统涉及多方面，主要有安全自动化、通讯自动化、管理自动化等。

安全自动化包括室内防盗报警系统、煤气泄漏报警系统、室外闭路电视摄像监控系统等；

通讯自动化包括数字信息网络、语言与传真功能、有线电视、公用天线系统等；

管理自动化包括水、电、煤气的远程抄表系统、停车场管理系统、供水供电设备管理系统、公共信息显示系统等。

这些系统如果采用网线来实现架线，其材料成本是非常高的，并且施工费用也很高。

而采用现有的电力线来实现这些系统，其施工成本和材料成本要减少很多3。

1.2.2低压电力线载波通信技术在自动抄表系统中的应用随着社会主义市场经济的发展，社会民生的稳步提升。

居民数量和独立的电能表数量迅速的增长，各种电价制度横空出世，传统的人工抄表的电价计算方式显然已经不能满足人们的需求了。

自动抄表，顾名思义就是自动获取电表信息的一种技术（如：

电表、水表、煤气表、冷气表等），目前采集数据方法有：

利用电力线、无线电、电话线和红外线等。

基于电力线的数据收集不但方便快捷地实现自动化抄表同时可以有效地降低系统的成本。

再者来说，由于这种系统采用的半双工的通信方式，使得它很容易地做到监控用户用电参数，欠费断电等等其他系统没有的功能。

1.2.3低压电力线载波通信技术在家居智能化系统中的应用把电力线通信技术与网络技术，微控制器相结合，能在现有的基础上用最经济最实惠的方法推进家庭电力线载波技术在家居应用中的发展，这种方法就是把电力线作为物理媒介进行信号的传输，把分布在住宅里面各个地点的微型控制器和家电，PC链接从而成一个网络。

这样一来，电力线通信技术就体现出了明显的优势，例如：

电力线和信号线合一，无须布设信号线；

原本维护和使用电器的习惯都不受信号通信影响，家电的供电过程无须增加红外、双绞线等接口，只要在第一章绪论3家电内部安装电力线载波通信芯片，再更新程序就可以实现，在老式家电的改造中也相当具有优势；

家电控制所需要的信息量少，电力线载波的速度并没有对家电通信造成太大影响。

所以说电力线载波技术在家居智能化应用方面有着很光明的前景，尤其是在中速率信号传输方面，因电力线载波通信技术具有可靠性高和造价低廉的优势，使得它可以与蓝牙通信相媲美4。

1.3电力线载波通信技术的发展状况电力线是目前我们认知范围内最普及和最广阔的一种物理介质，电力线载波通信技术作为上世纪20年代左右的产物，一直到目前利用电力线高速数据通信技术仍然是国内国外大公司大企业的研究的热点。

电力线载波通信技术的研究始于1997年，在这一年