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電力線MAC/PHY集成收發(fā)器INT51X1及其應用
摘要:介紹了美國Inellon公司的電力線MAC/PHY集成收發(fā)器INT51X1的功能結構和主要特點,介紹了它的引腳功能,同時以中壓配電網(wǎng)PFDM通信系統(tǒng)的研究開發(fā)為例,給出了INT51XI的應用實例。關鍵詞:電力線通信;集成收發(fā)器;INT51X1;正交頻分復用
電力線通信PLC(Power Line Communication)技術是利用配電網(wǎng)中/低壓線路傳輸高速數(shù)據(jù)、話音、圖象等多媒體業(yè)務信號的一種通信技術,目的是通過低壓線路來為用戶提供一種“無新線(No new wire)”的寬帶接入方案;而用中壓線路來為配電網(wǎng)自動化提供一個可靠的數(shù)據(jù)傳輸平臺。由于該技術的發(fā)展前景十分看好,因此,早在20世紀90年代初,一些國家即開始在這方面進行研究,但由于技術不成熟,發(fā)展速度緩慢。進入21世紀以來,隨著PLC技術的突破,電力線通信技術的發(fā)展速度明顯加快?目前正朝著實用化方向發(fā)展。
電力線不同于普通的通信線路,它的信道具有時域上不恒定、不可控的特點。因此,必須采取抗干擾、抗阻抗失配、抗多徑衰落的有效技術手段,并需解決好信號沖突問題,才可能用電力線作為傳輸媒質,從而實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)通信。多載波正交頻分復用(OFDM)是解決這些問題的有效方法。該技術利用電力線的高頻頻譜資源,以多個相互正交的載波對數(shù)據(jù)進行調制,最終將串行數(shù)據(jù)流變換為并行處理;其調制和解調過程可利用傅立葉變換對DFT/IDFT來實現(xiàn)。Intellon公司推出的INT51X1芯片是當前最完善的OFDM處理芯片,它符合HomePlug 1.0.1技術標準,傳輸速率最高可達14Mbps。而且,它集成有USB 1.1、以太網(wǎng)和MII/GPSI接口以及ADC、DAC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。
1。桑危裕担保兀钡墓δ芙Y構及主要特性
INT51X1是專用于電力線的MAC/PHY集成收發(fā)器,它使用Intellon公司專有的電力數(shù)據(jù)包(PowerPacket)正交頻分復用技術,有84個子載波,采用ROBO/DBPSK/DQPSK調制方法;INT51X1可根據(jù)收發(fā)端信噪比來分配子載波,以克服噪聲及多徑衰落的影響;它在低信噪比信道中完成同步不需要導頻。其內部結構如圖1所示,可以看出由I/O模塊、PowerPacket MAC模塊、PowerPacket PHY模塊以及ADC/DAC模塊組成。
在INT51X1中,PowerPacket MAC模塊主要完成鏈路層功能,是芯片的核心部分,本模塊包括一個精簡指令集(RISC)的處理器內核、一個含有OFDM數(shù)據(jù)處理、加密/解密算法和信道優(yōu)化算法的程序存貯器(ROM),還有一個鏈接序列、數(shù)據(jù)存貯器(RAM)以及兩個直接數(shù)據(jù)傳送通道(DMA)。從用戶發(fā)往電力線網(wǎng)絡或從物理層來的所有數(shù)據(jù)都可在MAC模塊中通過一定的算法進行信號處理。MAC采用載波偵聽多路存取/沖突避免(CSMA /CA)協(xié)議來訪問公共的電力線信道,并輔以自動重傳請求ARQ和電力數(shù)據(jù)包的優(yōu)先權機制,從而確保了傳輸?shù)目煽啃。而且,由于電力?shù)據(jù)包優(yōu)先等級可靈活設定,因而使得INT51X1具有較強的突發(fā)段處理能力。而允許電力線上的多幀傳輸則極大地減輕了對網(wǎng)絡收端的要求,并使得網(wǎng)絡吞吐量達到最大,從而保證了最短延遲時間和最優(yōu)的信號穩(wěn)定性。此外,MAC還具有流量控制功能。INT51X1的這些功能可確保在特別惡劣的電力線信道上也能為用戶提供優(yōu)良的服務品質(QoS)。
PowerPacket PHY模塊主要用來實現(xiàn)物理
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