電力線數(shù)傳通信設(shè)備的設(shè)計論文

　　在變化磁場產(chǎn)生的有旋電場中，電力線環(huán)形閉合，圍繞著變化磁場。電力線描繪了電場的走向和空間分布，電力線的疏密反映了各處電場的強弱，電力線還有助于了解電場的性質(zhì)(如是否有源，是否有旋)。但是，分立的曲線、粗略的疏密不能準(zhǔn)確地反映電場的連續(xù)分布和各處的強弱，電力線只是近似的圖示。與電力線根數(shù)對應(yīng)的嚴(yán)格的物理量是電通量。以下是今天學(xué)習(xí)啦小編為大家精心準(zhǔn)備的：電力線數(shù)傳通信設(shè)備的設(shè)計相關(guān)論文。內(nèi)容僅供參考閱讀!

　　電力線數(shù)傳通信設(shè)備的設(shè)計全文如下：

　　引 言

　　隨著社會的進步和技術(shù)的發(fā)展，多媒體業(yè)務(wù)不斷增長，人們對網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求也隨之增長。

　　通信網(wǎng)正向著IP化、寬帶化方向發(fā)展。通信網(wǎng)由傳輸網(wǎng)、交換網(wǎng)和接入網(wǎng)三部分組成。目前，我國傳輸網(wǎng)已經(jīng)基本實現(xiàn)數(shù)字化和光纖化;交換網(wǎng)也實現(xiàn)了程控化和數(shù)字化;而接入網(wǎng)仍然是通過雙絞線與局端相連，只能達到56 kb/s的傳輸速率，不能滿足人們對多媒體信息的迫切需求。對接入網(wǎng)進行大規(guī)模改造，以升級到FTTC(光纖到路邊)甚至FTTH(光纖到戶)，需要高昂的成本，短期內(nèi)難以實現(xiàn)。XDSL技術(shù)實現(xiàn)了電話線上數(shù)據(jù)的高速傳輸，但是大多數(shù)家庭電話線路不多，限制了可連接上網(wǎng)的電腦數(shù)，而且在各房間鋪設(shè)傳輸電纜極為不便。最為經(jīng)濟有效而且方便的基礎(chǔ)設(shè)備就是電源線，把電源線作為傳輸介質(zhì)，在家庭內(nèi)部不必進行新的線路施工，成本低。電力線作為通信信道，幾乎不需要維護或維護量極小，而且可以靈活地實現(xiàn)即插即用。此外，由于不必交電話費，月租費便宜。

　　電力線高速數(shù)據(jù)傳輸使電力線做為通信媒介已成為可能。鋪設(shè)有電力線的地方，通過電力線路傳輸各種互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)，就可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，連成局域網(wǎng)或接入互聯(lián)網(wǎng)。通過電源線路傳輸各種互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，可以大大推進互聯(lián)網(wǎng)的普及。此項技術(shù)還可以使家用電腦及電器結(jié)合為可以互相溝通的網(wǎng)絡(luò)，形成新型的智能化家電網(wǎng)，用戶在任何地方通過Internet實現(xiàn)家用電器的監(jiān)控和管理;可以直接實現(xiàn)電力抄表及電網(wǎng)自動化中遙信、遙測、遙控、遙調(diào)的各項功能，而不必另外鋪設(shè)通信信道。因此，研究電力

　　線通信是十分必要的。

　　1 OFDM基本原理

　　正交頻分復(fù)用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)是一種正交多載波調(diào)制MCM方式。在傳統(tǒng)的數(shù)字通信系統(tǒng)中，符號序列調(diào)制在一個載波上進行串行傳輸，每個符號的頻率可以占有信道的全部可用帶寬。OFDM是一種并行數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，采用頻率上等間隔的N個子載波構(gòu)成。它們分別調(diào)制一路獨立的數(shù)據(jù)信息，調(diào)制之后N個子載波的信號相加同時發(fā)送。因此，每個符號的頻譜只占用信道全部帶寬的一部分。在OFDM系統(tǒng)中，通過選擇載波間隔，使這些子載波在整個符號周期上保持頻譜的正交特性，各子載波上的信號在頻譜上互相重疊，而接收端利用載波之間的正交特性，可以無失真地恢復(fù)發(fā)送信息，從而提高系統(tǒng)的頻譜利用率。圖1給出了正交頻分復(fù)用OFDM的基本原理?？紤]一個周期內(nèi)傳送的符號序列(do，d1，…，dn-1)每個符號di是經(jīng)過基帶調(diào)制后復(fù)信號di=ai+jbi，串行符號序列的間隔為△t=l/fs，其中fs是系統(tǒng)的符號傳輸速率。串并轉(zhuǎn)換之后，它們分別調(diào)制N個子載波(fo，f1，…，fn-1)，這N個子載波頻分復(fù)用整個信道帶寬，相鄰子載波之間的頻率間隔為1/T，符號周期T從△t增加到N△t。合成的傳輸信號D(t)可以用其低通復(fù)包絡(luò)D(t)表示。

　　其中ωi=-2π·△f·i，△f=1/T=1/N△t。在符號周期[O，T]內(nèi)，傳輸?shù)男盘枮镈(t)=Re{D(t)exp(j2πfot)}，0≤t≤T。

　　若以符號傳輸速率fs為采樣速率對D(t)進行采樣，在一個周期之內(nèi)，共有N個采樣值。令t=m△t，采樣序列D(m)可以用符號序列(do，d1，…，dn-1)的離散付氏逆變換表示。即

　　因此，OFDM系統(tǒng)的調(diào)制和解調(diào)過程等效于離散付氏逆變換和離散付氏變換處理。其核心技術(shù)是離散付氏變換，若采用數(shù)字信號處理(DSP)技術(shù)和FFT快速算法，無需束狀濾波器組，實現(xiàn)比較簡單。

　　2 電力線數(shù)傳設(shè)備硬件構(gòu)成

　　電力線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備的硬件框圖如圖2所示。

　　2. 1 數(shù)字信號處理單元TMS320VC5402

　　用數(shù)字信號處理的手段實現(xiàn)MODEM需要極高的運算能力和極高的運算速度，在高速DSP出現(xiàn)之前，數(shù)字信號處理只能采用普通的微處理器。由于速度的限制，所實現(xiàn)的MODEM最高速度一般在2400b/s。自20世紀(jì)70年代末，Intel公司推出第一代DSP芯片Intel 2920以來，近20年來涌現(xiàn)出一大批高速DSP芯片，從而使話帶高速DSP MCODEM的實現(xiàn)成為可能。

　　TMS320系列性價比高，國內(nèi)現(xiàn)有開發(fā)手段齊全，自TI公司20世紀(jì)80年代初第一代產(chǎn)品TMS32010問世以來，正以每2年更新一代的速度，相繼推出TMS32020、TMS320C25、TMS320C30、TMS320C40以及第五代產(chǎn)品TMS320C54X。

　　根據(jù)OFDM調(diào)制解調(diào)器實現(xiàn)所需要的信號處理能力，本文選擇以TMS320VC5402作為數(shù)據(jù)泵完成FFT等各種算法，充分利用其軟件、硬件資源，實現(xiàn)具有高性價比的OFDM高速電力線數(shù)傳設(shè)備。

　　TMS320C54X是TI公司針對通信應(yīng)用推出的中高檔16位定點DSP系列器件。該系列器件功能強大、靈活，較之前幾代DSP，具有以下突出優(yōu)點：

　　◇速度更快(40～100 MIPS);

　　◇指令集更為豐富;

　　◇更多的尋址方式選擇;

　　◇2個40位的累加器;

　　◇硬件堆棧指針;

　　◇支持塊重復(fù)和環(huán)型緩沖區(qū)管理。

　　2. 2高頻信號處理單元

　　主要實現(xiàn)對高頻信號的放大、高頻開關(guān)和線路濾波等功能，并最終經(jīng)小型加工結(jié)合設(shè)備送往配電線路。信號的放大包括發(fā)送方向的可控增益放大(前向功率控制)，接收方向AGC的低噪聲放大部分。其中高頻開關(guān)完成收發(fā)高頻信號的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)雙工通信。同時使收發(fā)共用一個線路濾波器，這樣可以節(jié)省系統(tǒng)成本。