電力線MAC/PHY集成收發(fā)器INT51X1及其應(yīng)用

摘要：介紹了美國(guó)Inellon公司的電力線MAC/PHY集成收發(fā)器INT51X1的功能結(jié)構(gòu)和主要特點(diǎn)，介紹了它的引腳功能，同時(shí)以中壓配電網(wǎng)PFDM通信系統(tǒng)的研究開(kāi)發(fā)為例，給出了INT51XI的應(yīng)用實(shí)例。

    關(guān)鍵詞：電力線通信；集成收發(fā)器；INT51X1；正交頻分復(fù)用

電力線通信ＰＬＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）技術(shù)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(wù)信號(hào)的一種通信技術(shù)，目的是通過(guò)低壓線路來(lái)為用戶提供一種“無(wú)新線（Ｎｏ ｎｅｗ ｗｉｒｅ）”的寬帶接入方案；而用中壓線路來(lái)為配電網(wǎng)自動(dòng)化提供一個(gè)可靠的數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)。由于該技術(shù)的發(fā)展前景十分看好，因此，早在２０世紀(jì)９０年代初，一些國(guó)家即開(kāi)始在這方面進(jìn)行研究，但由于技術(shù)不成熟，發(fā)展速度緩慢。進(jìn)入２１世紀(jì)以來(lái)，隨著ＰＬＣ技術(shù)的突破，電力線通信技術(shù)的發(fā)展速度明顯加快?目前正朝著實(shí)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(shí)域上不恒定、不可控的特點(diǎn)。因此，必須采取抗干擾、抗阻抗失配、抗多徑衰落的有效技術(shù)手段，并需解決好信號(hào)沖突問(wèn)題，才可能用電力線作為傳輸媒質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)通信。多載波正交頻分復(fù)用（ＯＦＤＭ）是解決這些問(wèn)題的有效方法。該技術(shù)利用電力線的高頻頻譜資源，以多個(gè)相互正交的載波對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，最終將串行數(shù)據(jù)流變換為并行處理；其調(diào)制和解調(diào)過(guò)程可利用傅立葉變換對(duì)ＤＦＴ／ＩＤＦＴ來(lái)實(shí)現(xiàn)。Ｉｎｔｅｌｌｏｎ公司推出的ＩＮＴ５１Ｘ１芯片是當(dāng)前最完善的ＯＦＤＭ處理芯片，它符合ＨｏｍｅＰｌｕｇ １．０．１技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，傳輸速率最高可達(dá)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(kāi)發(fā)提供了一款比較理想的解決方案。

１　ＩＮＴ５１Ｘ１的功能結(jié)構(gòu)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(fù)用技術(shù)，有８４個(gè)子載波，采用ＲＯＢＯ／ＤＢＰＳＫ／ＤＱＰＳＫ調(diào)制方法；ＩＮＴ５１Ｘ１可根據(jù)收發(fā)端信噪比來(lái)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(dǎo)頻。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(gè)精簡(jiǎn)指令集（ＲＩＳＣ）的處理器內(nèi)核、一個(gè)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(gè)鏈接序列、數(shù)據(jù)存貯器（ＲＡＭ）以及兩個(gè)直接數(shù)據(jù)傳送通道（ＤＭＡ）。從用戶發(fā)往電力線網(wǎng)絡(luò)或從物理層來(lái)的所有數(shù)據(jù)都可在ＭＡＣ模塊中通過(guò)一定的算法進(jìn)行信號(hào)處理。ＭＡＣ采用載波偵聽(tīng)多路存�。瘺_突避免（ＣＳＭＡ ／ＣＡ）協(xié)議來(lái)訪問(wèn)公共的電力線信道，并輔以自動(dòng)重傳請(qǐng)求ＡＲＱ和電力數(shù)據(jù)包的優(yōu)先權(quán)機(jī)制，從而確保了傳輸?shù)目煽啃浴６�且，由于電力�?shù)據(jù)包優(yōu)先等級(jí)可靈活設(shè)定，因而使得ＩＮＴ５１Ｘ１具有較強(qiáng)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(duì)網(wǎng)絡(luò)收端的要求，并使得網(wǎng)絡(luò)吞吐量達(dá)到最大，從而保證了最短延遲時(shí)間和最優(yōu)的信號(hào)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(wù)品質(zhì)（ＱｏＳ）。

ＰｏｗｅｒＰａｃｋｅｔ ＰＨＹ模塊主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)物理

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