CN103607223A - 基于ofdm调制嵌入式宽带电力载波通信系统 - Google Patents

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耿宝红
韩月
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代继成
李在林
潘丰厚
郭占男
张建楠
蔡斌
刘齐
李平
王茂军
钟丹田
程大伟
张光明
刘文强
王龙飞
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Abstract

本发明涉及一种基于OFDM调制嵌入式宽带电力载波通信系统，属于电力载波技术领域。本发明包括以太网部件，PLC调制解调部件，载波信号耦合部件，电源适配器部件，上述部件高集成于印制电路板上并依次进行连接。本发明由于采用OFDM调制机制，具有有效克服码间干扰，抗干扰能力强，频带利用率高，通信带宽高，系统的均衡简单等优点。由于载波系统采用嵌入式结构，同时又具有结构简单，易于扩展，使用方便，安全可靠等优点效果。

Description

基于OFDM调制嵌入式宽带电力载波通信系统
技术领域
 本发明涉及一种基于OFDM调制嵌入式宽带电力载波通信系统，属于电力载波技术领域。
背景技术
电力载波（Power Line Carrier;简称:PLC）是电力系统特有的通信方式。是指以电力线为传输媒介，利用载波技术，将通信信号调制到电网中进行高速传输，实现电网中各个节点之间传递信息的一种通信方式。电力载波通信的最大特点是无需重新架设网络，具有价格较低，安装维护简便，专网通信，易于扩展，透明传输等一系列优点。随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，人们对电力的需求日益增长，对供电的可靠性和供电质量提出了更高的要求，对配电网进行自动化改造是电力系统提高供电可靠性和质量最直接有效的技术手段之一。但在用电设备类型日益丰富，电路中开关电源和无功补偿系统等电容性负载日益增多的环境下，信号吸收和突发干扰大大降低了通信系统的适应性和可靠性，现有电力载波系统对电力线中的噪声处理效果不理想，抗干扰能力不强，通讯可靠性不高，通信带宽也逐渐无法满足日益增长的信息传输要求。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于OFDM调制嵌入式宽带电力载波通信系统。其目的是解决现有电力线载波系统抗干扰能力不强，通讯速率不高，通讯不可靠的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
基于OFDM调制嵌入式宽带电力载波通信系统，包括以太网部件，PLC调制解调部件，载波信号耦合部件，电源适配器部件，上述部件高集成于印制电路板上并依次进行连接。
所述的PLC调制解调部件包括含宽带载波芯片和前端信号放大芯片。
所述的宽带载波芯片采用MARVELL公司的宽带载波芯片：DSS950X；所述的前端信号放大芯片采用MARVELL公司的前端信号放大芯片：DSS7800；芯片使用频率带宽为2-34MHZ，调制方式采用正交频分多路复用技术(OFDM)，并设有JTAG接口。
所述的电源适配器部件与载波信号耦合部件相连接，即可为整个系统供电，又可将通过电力线的载波信号通过载波信号耦合部件耦合传送至PLC调制解调部件，PLC调制解调部件用于将来自于电力线的信号进行解调还原为网络信号，通过以太网部件传输至终端设备；反之，并将来自于以太网部件的网络信号调制到电力线上传输。
所述的OFDM调制方式是一种多载波调制方式，这种方式将一个载波分为许多个带宽较窄的次载波，这些次载波相互正交，采用快速傅立叶变换将这些次载波信号进行编码；次载波频分器将信号反转，使之正交，对于n个次载波，每一个次载波的符号速率被载波调制器分为整个符号速率的1/n，这使得调制后符号速率长于多径延迟从而减少符号间干扰（ISI）。
所述的载波信号耦合部件为耦合器。
所述的PLC调制解调部件为电源接口。
所述的电源接口、电源适配器部件与载波信号耦合部件耦合器依次相连；耦合器与前端信号放大芯片、宽带载波芯片依次相连；宽带载波芯片与闪存、JTAG接口部件、重置系统部件、LED指示灯分别相连；宽带载波芯片与以太网部件、以太网数据接口依次相连；上述芯片及部件高集成于印制电路板上，且电路板四角设有于便宽带电力载波通信系统与终端设备嵌入式结合的打孔。
所述的以太网数据接口接收从终端发送来的数据，再传输给以太网部件，然后通过标准的工业MII接口输出给宽带载波芯片，数据在宽带载波芯片中通过对数据进行串/并转换、数/模转换等一系列的处理并调制成为OFDM模拟信号，由前端信号放大芯片进行高频模拟信号放大以及信号滤波后，发送到耦合器上，最后经耦合器耦合到电源接口连接的电力线上进行传输；反过来，一方面电能从电源接口4注入电源适配器部件，经过交/直流转换，给予嵌入式宽带载波通信系统供电；另一方面从电力线接收过来的OFDM模拟信号经电源接口传输至耦合器，再依次传输至前端信号放大芯片，前端信号放大芯片对其进行相关的操作后传输至宽带载波芯片，宽带载波芯片对数据进行OFDM解调处理并转变为数字信号后传输给以太网部件，以太网部件最终将信号通过以太网数据接口送至上位机；同时，宽带载波芯片与闪存相连；宽带载波芯片与JTAG接口相连；宽带载波芯片与重置系统部件相连；宽带载波芯片与LED指示灯相连。
所述的闪存的型号选用64Mbit。
本发明的有益效果是：由于采用OFDM调制机制，具有有效克服码间干扰，抗干扰能力强，频带利用率高，通信带宽高，系统的均衡简单等优点。由于载波系统采用嵌入式结构，同时又具有结构简单，易于扩展，使用方便，安全可靠等优点效果。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细的说明。
图1是本发明的结构示意图。
图中：宽带载波芯片1，前端信号放大芯片2，耦合器3，电源接口4，电源适配器部件5，闪存6 ，以太网部件7，以太网数据接口8， JTAG接口部件9，重置系统部件10， LED指示灯11。
具体实施方式
本发明是一种基于OFDM调制嵌入式宽带电力载波通信系统，包括以太网部件7，PLC调制解调部件，载波信号耦合部件，电源适配器部件5，上述部件高集成于印制电路板上并依次进行连接。PLC调制解调部件包含宽带载波通信芯片1和前端信号放大芯片2。
所述电源适配器部件5与载波信号耦合部件相接，即可为整个系统供电，又可将通过电力线的载波信号通过载波信号耦合部件耦合传送至PLC调制解调部件，PLC调制解调部件用于将来自于电力线的信号进行解调还原为网络信号，通过以太网部件7传输至终端设备；反之，并将来自于以太网部件7的网络信号调制到电力线上传输。
其中，PLC调制解调部件中宽带载波芯片1采用MARVELL公司的DSS950X载波芯片，前端信号放大芯片2采用MARVELL公司的DSS7800芯片，芯片使用频率带宽2-34MHZ，调制方式采用正交频分多路复用技术(OFDM)，芯片内部集成可编程的128位AES，256位AES，和3DES 硬件加密技术，安全可靠。并设有JTAG接口，方便进行边界扫描及自我测试。
OFDM调制方式是一种多载波调制方式，这种方式将一个载波分为许多个带宽较窄的次载波，这些次载波相互正交，采用快速傅立叶变换将这些次载波信号进行编码。次载波频分器将信号反转，使之正交，对于n个次载波，每一个次载波的符号速率被载波调制器分为整个符号速率的1/n，这使得调制后符号速率长于多径延迟从而减少符号间干扰（ISI）。
下面将结合附图说明本发明的具体实施方式。如图1所示：电源接口4、电源适配器部件5与载波信号耦合部件耦合器3依次相连，耦合器3与前端信号放大芯片2、宽带载波芯片1依次相连，宽带载波芯片1与闪存6、JTAG接口部件9、重置系统部件10、LED指示灯11分别相连，宽带载波芯片1与以太网部件7、以太网数据接口8依次相连，上述芯片及部件高集成于印制电路板上，且电路板四角设有打孔，方便宽带电力载波通信系统与终端设备嵌入式结合。
从终端发送来的数据由以太网数据接口8传输给以太网部件7，然后通过标准的工业MII接口输出给宽带载波芯片1，数据在宽带载波芯片1中通过对数据进行串/并转换、数/模转换等一系列的处理并调制成为OFDM模拟信号，由前端信号放大芯片2进行高频模拟信号放大以及信号滤波后，发送到载波信号耦合部件耦合器3上，最后经载波信号耦合部件耦合器3耦合到电源接口4连接的电力线上进行传输。反过来，一方面电能从电源接口4注入电源适配器部件5，经过交/直流转换，给予嵌入式宽带载波通信系统供电；另一方面从电力线接收过来的OFDM模拟信号经电源接口4传输至耦合器3，再依次传输至前端信号放大芯片2，前端信号放大芯片2对其进行相关的操作后传输至宽带载波芯片1，宽带载波芯片1对数据进行OFDM解调处理并转变为数字信号后传输给以太网部件7，以太网部件7最终将信号通过以太网数据接口8送至上位机。同时，宽带载波芯片1与闪存6相连，便于对数据进行缓存；宽带载波芯片1与JTAG接口9相连，便于对系统内部进行调试；宽带载波芯片1与重置系统部件相连，便于对系统进行手动重置操作；宽带载波芯片1与LED指示灯11相连，便于对系统状态进行监测。所述的闪存6的型号选用64Mbit。
如上所述，对本发明的实施例进行了详细的说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.基于OFDM调制嵌入式宽带电力载波通信系统，其特征是：包括以太网部件（7），PLC调制解调部件，载波信号耦合部件，电源适配器部件（5），上述部件高集成于印制电路板上并依次进行连接。
2.根据权利要求1所述的基于OFDM调制嵌入式宽带电力载波通信系统，其特征是：所述的PLC调制解调部件包括含宽带载波芯片（1）和前端信号放大芯片（2）。
3.根据权利要求2所述的基于OFDM调制嵌入式宽带电力载波通信系统，其特征是：所述的宽带载波芯片（1）采用MARVELL公司的宽带载波芯片：DSS950X；所述的前端信号放大芯片（2）采用MARVELL公司的前端信号放大芯片：DSS7800；芯片使用频率带宽为2-34MHZ，调制方式采用正交频分多路复用技术(OFDM)，并设有JTAG接口。
4.根据权利要求1所述的基于OFDM调制嵌入式宽带电力载波通信系统，其特征是：所述的电源适配器部件（5）与载波信号耦合部件相连接，即可为整个系统供电，又可将通过电力线的载波信号通过载波信号耦合部件耦合传送至PLC调制解调部件，PLC调制解调部件用于将来自于电力线的信号进行解调还原为网络信号，通过以太网部件（7）传输至终端设备；反之，并将来自于以太网部件（7）的网络信号调制到电力线上传输。
5.根据权利要求2所述的基于OFDM调制嵌入式宽带电力载波通信系统，其特征是：所述的OFDM调制方式是一种多载波调制方式，这种方式将一个载波分为许多个带宽较窄的次载波，这些次载波相互正交，采用快速傅立叶变换将这些次载波信号进行编码；次载波频分器将信号反转，使之正交，对于n个次载波，每一个次载波的符号速率被载波调制器分为整个符号速率的1/n，这使得调制后符号速率长于多径延迟从而减少符号间干扰（ISI）。
6.根据权利要求1所述的基于OFDM调制嵌入式宽带电力载波通信系统，其特征是：所述的载波信号耦合部件为耦合器（3）。
7.根据权利要求1所述的基于OFDM调制嵌入式宽带电力载波通信系统，其特征是：所述的PLC调制解调部件为电源接口（4）。
8.根据权利要求7所述的基于OFDM调制嵌入式宽带电力载波通信系统，其特征是：所述的电源接口（4）、电源适配器部件（5）与载波信号耦合部件耦合器（3）依次相连；耦合器（3）与前端信号放大芯片（2）、宽带载波芯片（1）依次相连；宽带载波芯片（1）与闪存（6）、JTAG接口部件（9）、重置系统部件（10）、LED指示灯（11）分别相连；宽带载波芯片（1）与以太网部件（7）、以太网数据接口（8）依次相连；上述芯片及部件高集成于印制电路板上，且电路板四角设有于便宽带电力载波通信系统与终端设备嵌入式结合的打孔。
9.根据权利要求8所述的基于OFDM调制嵌入式宽带电力载波通信系统，其特征是：所述的以太网数据接口（8）接收从终端发送来的数据，再传输给以太网部件（7），然后通过标准的工业MII接口输出给宽带载波芯片（1），数据在宽带载波芯片（1）中通过对数据进行串/并转换、数/模转换等一系列的处理并调制成为OFDM模拟信号，由前端信号放大芯片（2）进行高频模拟信号放大以及信号滤波后，发送到耦合器（3）上，最后经耦合器（3）耦合到电源接口（4）连接的电力线上进行传输；反过来，一方面电能从电源接口4注入电源适配器部件（5），经过交/直流转换，给予嵌入式宽带载波通信系统供电；另一方面从电力线接收过来的OFDM模拟信号经电源接口（4）传输至耦合器（3），再依次传输至前端信号放大芯片（2），前端信号放大芯片（2）对其进行相关的操作后传输至宽带载波芯片（1），宽带载波芯片（1）对数据进行OFDM解调处理并转变为数字信号后传输给以太网部件（7），以太网部件（7）最终将信号通过以太网数据接口（8）送至上位机；同时，宽带载波芯片（1）与闪存（6）相连；宽带载波芯片（1）与JTAG接口（9）相连；宽带载波芯片（1）与重置系统部件（10）相连；宽带载波芯片（1）与LED指示灯（11）相连。
10.根据权利要求8所述的基于OFDM调制嵌入式宽带电力载波通信系统，其特征是：所述的闪存（6）的型号选用64Mbit。
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