CN101060352A - 一种电力载波调制解调器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电力调制解调器，它包括：连接外部广域网的以太网控制器；基于INT51×1芯片，与以太网控制器通信的MAC/PHY集成收发器；与MAC/PHY集成收发器相连接的模拟前端模块；与模拟前端模块相连的耦合器；上述各模块的接口为全双工的双向通讯口。由以上技术方案可知，以太网控制器与外部广域网连接，通过PCI桥接器可与终端连接，MAC/PHY集成收发器负责控制通信及信号的调制解调，模拟前端模块负责对信号进行放大，耦合器将输入、输出信号进行阻抗匹配，并负责将通信信号耦合到电力线上，及耦合从电力线上传送来的信号，从而利用电力线作为信号传输媒介，实现内部局域网与外部广域网的通信连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种调制解调器，特别涉及一种利用输电线路作为信号传输媒介的电力载波调制解调器。
背景技术
电力线载波通信是一种利用输电线路作为信号传输的通信方式。由于电力线机械强度高、安全可靠、投资少、受气候环境影响小等特点，所以电力线载波通信一直是我国以及世界范围内电力系统通信的重要方式之一。
但是电力线不同于普通的通信线路，它的信道具有时域上不恒定、不可控的特点。因此，必须采取抗干扰、抗阻抗失配、抗多径衰落的有效技术手段，并需解决好信号冲突问题，才可能用电力线作为传输媒质，从而实现高速数据通信。多载波正交频分复用(OFDM)是解决这些问题的有效方法，以多个相互正交的载波对数据进行调制，最终将串行数据流变换为并行处理，其调制和解调过程可利用傅立叶变换对DFT/IDFT来实现。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种利用输电线路作为信号传输媒介的电力载波调制解调器。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下的技术方案：一种电力调制解调器，其特征在于，它包括：
1)连接外部广域网的以太网控制器；
2)基于INT51x1芯片，与以太网控制器通信的MAC/PHY集成收发器；
3)与MAC/PHY集成收发器相连接的模拟前端模块；
4)与模拟前端模块相连的耦合器；
上述各模块的接口为全双工的双向通讯口。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下进一步的技术方案：
以太网控制器带一个PCI桥接器；MAC/PHY集成收发器包括：I/O接口模块，通过I/O接口与以太网控制器通信的MAC/PHY模块，与MAC/PHY模块相连的ADC/DAC转换模块；模拟前端模块：包括发送信号放大器和接收信号放大器，发送信号放大器和接收信号放大器支路分别串有一个LC带通滤波器。
所述I/O接口采用MII接口或GPSI接口。
由以上技术方案可知，以太网控制器与外部广域网连接，通过PCI桥接器可与终端连接，MAC/PHY集成收发器负责控制通信及信号的调制解调，对信号进行ADC/DAC转换，模拟前端模块负责对信号进行放大，耦合器将输入、输出信号进行阻抗匹配，并负责将通信信号耦合到电力线上，及耦合从电力线上传送来的信号，从而利用电力线作为信号传输媒介，实现内部局域网与外部广域网的通信连接。由于本发明采用以太高速交换技术和多载波正交频分复用(OFDM)技术相结合，具有加密功能、可桥接多个以太网相关的设备，安装方便，成本低等特点。
附图说明
图1为本发明的结构框图。
具体实施方式
图1中系统组成主要由太网控制器1、INT51x1通信主芯片2、耦合器3部分组成。
INT51x1是INTELLON公司的芯片，是一块理想的基于PLC宽带接入的调制/解调芯片，它包括：与以太网控制器1通信的MAC/PHY集成收发器4，与MAC/PHY集成收发器4相连接的模拟前端模块5，模拟前端模块5与耦合器3相连。
1、模拟前端模块(AFE Module)5：包括发送放大和接收放大器，发送和接收支路分别串有一个LC带通滤波器通带为4～21MHz。
2、MAC/PHY集成收发器4：包括I/O接口模块6，通过I/O接口6与以太网控制器1通信的MAC/PHY模块7，与MAC/PHY模块7相连的ADC/DAC转换模块8；其中，I/O接口模块6采用MII/GPSI接口传输数据，MAC(媒体访问控制)模块是电力线载波调制解调器的核心，PHY(物理层)模块其中主要用来实现物理层功能。
MAC/PHY集成收发器4采用正交频分复用(OFDM)技术，在84个载波上利用DBPSK/DQPSK调制原理使其传输速率最高可达14Mbps。它的媒质访问控制(MAC)采用的是载波多路侦听/冲突检测(CSMA/CD)，并有56位的密匙管理以保证PLC通信安全。协议栈中还内置了自适应频率选择使得能自动调整信道，再加上前向纠错、优先权限设计及自清除重发(ARQ)等措施即使在恶劣的环境下，仍能保证很高的信噪比。片内含有低功耗10位A/D、D/A转换器、自定增益控制电路(AGC)，采样率可达50Mbps，大大简化了设计过程，芯片内核电压是1.5V，输入输出电压为3.3V，但提供了5V电压的容限。芯片有144个管脚，采用uBGA封装。通过对INT51x1管脚MODE0，MODE1高低电平搭配，使INT51x1工作于物理层模式(PHY Option)。
INT51x1的外在主机接口用于它与其它控制器通信。INT51x1以复用的形式提供了两种此类型的接口：通用目的外设接口(GPSI)和媒质无关接口(MII)。通用目的外设接口(GPSI)是一种灵活的双向串行接口，它通过一个同步时钟提供了一个控制器联系的前向接口，用以发送接收数据。而媒质无关接口(MII)则更常见，它是一种标准工业接口，主要为数据链路层中的MAC子层与物理的上层之间提供接口。
与之通信的以太网控制器1可以选用RTL8201CP以太网控制芯片，RTL8201CP是台湾瑞昱的一个网卡芯片，它本身也是个PCI总线控制器，INT51x1与以太网控制器RTL8201CP通信可以利用媒质无关接口(MII)，由于RTL8201CP与INT51x1都支持MII接口，它们之间的互连比较简单，一一对应即可。以太网控制器1带一个PCI桥接器，对RTL8201CP编程实现MODEM的PCI接口，具体就是以太网控制器1与PC之间的握手了。
耦合器3用于将进行输入和输出的信号进行阻抗匹配，以较低的介入损耗传输高频信号同时阻止电力线的工频电流进入通信终端。用于与电力线耦合数据并向系统提供所需的各级电压。
本发明各模块的接口为全双工的双向通讯口，以太网控制器1与外部广域网连接，通过PCI桥接器可桥接终端设备，如：电脑、交换机、路由等，MAC/PHY集成收发器4负责控制通信及信号的调制解调，对信号进行ADC/DAC转换，模拟前端模5块负责对信号进行放大，耦合器3将输入、输出信号进行阻抗匹配，并负责将通信信号耦合到电力线上，及耦合从电力线上传送来的信号，从而利用电力线作为信号传输媒介，实现内部局域网与外部广域网的通信连接。
使用时，将两个调制解调器(调制解调器A和调制解调器B)并联到电力线上，来自广域网的上行信号首先到达调制解调器A，经过以太网控制器1后，经MII接口转换成为标准的MII码流，MII码流进入MAC/PHY集成收发器4，MAC/PHY集成收发器4将MII信号经过加密处理后将其调制在频率为4～21MHz载波上，经过耦合器3，最终将上行信号调制到电力线上，电力线将上行信号送入另一调制解调器B，经过耦合器3阻抗变换以后进入MAC/PHY集成收发器4，经过MAC/PHY集成收发器4解调解密之后输出MII码流，通过PCI桥接到终端设备。
终端设备将要传到广域网的下行信号通过调制解调器B，经过GPSI接口转换成为GPSI码流，经MAC/PHY集成收发器4加密调制后，通过耦合器3上传到电力线，调制解调器A经过电力线将下行信号经耦合器3进入MAC/PHY集成收发器4，经MAC/PHY集成收发器4解调解密出GPSI码流，经过以太网控制器1上传到广域网。
Claims (3)
1、一种电力载波调制解调器，其特征在于，它包括：
1)连接外部广域网的以太网控制器；
2)基于INT51x1芯片，与以太网控制器通信的MAC/PHY集成收发器；
3)与MAC/PHY集成收发器相连接的模拟前端模块；
4)与模拟前端模块相连的耦合器；
上述各模块的接口为全双工的双向通讯口。
2、如权利要求1所述的一种电力载波调制解调器，其特征在于，
其中：
以太网控制器带一个PCI桥接器；
MAC/PHY集成收发器包括：I/O接口模块，通过I/O接口与以太网控制器通信的MAC/PHY模块，与MAC/PHY模块相连的ADC/DAC转换模块；
模拟前端模块：包括发送信号放大器和接收信号放大器，发送信号放大器和接收信号放大器支路分别串有一个LC带通滤波器。
3、如权利要求2所述的一种电力载波调制解调器，其特征在于：所述I/O接口采用MII接口或GPSI接口。
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| CN 200710068779 CN101060352A (zh) | 2007-05-28 | 2007-05-28 | 一种电力载波调制解调器 |
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