基于扩频通信的低压电力线载波芯片的设计

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1、基于扩频通信的低压电力线载波芯片的设计荣岳栋，，徐东明2，周晓刚，(1．西安邮电学院通信工程系陕西西安710061；2．西安邮电学院通信工程系陕西西安710061；3．西安深亚电子有限责任公司陕西西安710061)摘要：为了适应智能电网的发展要求，本文提出了一种基于扩频通信理论的低压电力线载波扩频通信芯片的设计。通过对有关文献资料中相关设计的大量分析、比较，以及对最新理论建模工具SystemView的应用，本文应用Verilog—HDL语言对该电路进行了设计，并利用FPGA(FieldProgrammableGa

2、taArray)进行了实验验证。实验结果表明，本设计电路可以准确地解调出电力线上的数据信号，并很好地满足相关的性能指标，从而完成电力线上信息的数字化通信的功能。关键词：解调；FPGA；扩频通信中图分类号：TN913．6DesignofspreadspectrumInteguateCircuitfordatacommunicationoverpowerlineRONGYue-don91，XUDong-ming工，ZHOUXiao—san#(1．Xi‘anUniversityofPostsandTelcommunic

3、ationsXi‘an710061；2．Xi‘anUniversityofPostsandTelcommunicationsXi‘an710061；3．Xi‘anSupermicroElectronicsCo．，LTDXi‘an710061)Abstract：Inordertoadaptthedevelopmentofintelligentelectricpowernet，thedesignofspread-spectrumIntegratecircuitfordatacommunicationoverpower

4、lineispresented．BasedonthelatesttechnologySystemViewintheorymodelingandthelargenumbersofanalyzeandcomparisonabouttheconcerneddesignreferredinmanyrelateddocuments，thisdesignisaccomplishedandvalidatedbyusingVerilog-HDLandFPGAindependently．Theexperimentresultdem

5、onstratesthatbyutilizingthiscircuitthedigitalsignalCanberesumedwellfrompowerlineandCallmeettherelatedperformanceindex．ItalsoverifiesthatthisdesignCallsatisfythedigitalcommunicationinpowerline．Keywords：demodulation；FieldProgrammableGateArray；spread—．spectrum24

6、1璺箜!!!塑!目墨衄http：／／WWW．cicmag．com1引言随着科学技术的发展以及人们生活水平的提高，传统的人工抄表模式已无法适应信息时代数字化的要求，因而，远程数字抄表系统应运而生。目前，远程抄表可以通过无线电波，电话线，低压电力线等介质进行传输。但考虑到成本以及实现的过程，低压电力线载波利用已有的电网，而且不必占用已有的频谱资源，因此低压电力线载波通讯传输方式比其他通讯方式具有明显的优势。虽然由于信号在电力线上的衰减以及背景噪音的干扰等都很大，电力线并非理想的通信信道。但是根据香农定理，在信道容量同

7、定的前提下，牺牲带宽可以以较低的信噪比获取可靠的数据传输，本文正是根据这一理论进行了设计。C=Wl％i1+昔}其中：c为信道容量(比特，秒)；N为噪声功率；w为信号带宽(赫兹)；s为信号功率。由此可见，c不变时，增加带宽，则信号的信噪比在较低的情况下，也可以以相同的速率可靠的传输信息。因此，增加信号带宽，可以使信号甚至在被噪声淹没的情况下，仍能保持可靠的传输。扩频通信正是使用了这一点，采用扩展信号带宽的方法以提高数据传输中的抗干扰性。2扩频通信工作原理扩频通信与一般现有的常规通信方式完全不同【l】。它用伪随机编码

8、把基带信号(信息数据窄带信号)的频谱进行扩展，形成相当带宽的低功率谱密度信号发射出去。使用不同的伪随机编码，不同通信用户可在同一频段、同一时间工作，互不影响或影响极小地进行通信。因此，扩频通信在调制、解调上是与众不同的。扩频通信的基本原理如图l所示。信息数据D经通常的数据调制后变成带宽为B1的信号(Bl为基带信号带宽)，用扩频码发生器产生的伪随机码(PN码)去对基带信号作