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电力线通信(PLC,PowerLine Communication)是利用电力输配电网络进行数据传输的一种新兴通信技术。使用PLC技术既能实现因特网的宽带接入,又能组建家庭内部网络,构建现代化的智能家居系统。同时,PLC具有无需重新布线、先期投资和运行成本低、使用简便、传输速率快、能保证QoS,移动性可与WLAN媲美等优点,能够充分满足信息时代人们对资讯的强烈要求,因此PLC被誉为新世纪通信领域最有发展前景的技术之一。
欧洲和美国对PLC技术的研究走在世界前列,国内对该技术的研究虽然发展较快,但还远滞后于国外。2001年6月Homeplug Alliance发布了第一个电力线通信技术规范Homeplug1.0 Specification,然而国内对该规范的研究并不多,对该规范的分析和论述更少。因此,在对Homeplug1.0 Specification进行透彻理解的基础上,本文结合大量国内外WLAN通信技术和PLC技术的文献,对PLC技术进行了深入剖析,并将其应用到电力线Modem的设计中。
本文首先对PLC技术的发展现状、国际标准化组织和PLC组网结构进行了简要介绍。接着,对PLC通信中主要关键技术进行了概括性的介绍,并对其中的OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术进行了详尽的论述和分析。随后对Homeplug1.0标准进行了深入剖析,介绍了电力线Modem的系统结构、物理层的编解码技术和0FDM调制解调技术、MAC层协议的CSMa/CA冲突检测技术以及帧结构特点。最后以此为蓝本,给出了基于DSP的电力线Modem的硬件设计。本文的主要工作包括以下几个方面
第一:介绍了电力线通信技术的关键技术,包括信道特性、信道编解码技术和调制解调技术等。详尽地给出OFDM技术的连续时间模型和离散时间模型以及两者间的关系。针对OFDM的PAPR过高的问题,给出改进算法和仿真图。
第二:系统地介绍了Homeplug1.0 Specification中的关键技术。主要内容有物理层的信道编解码、0FDM符号形成和MAC层的冲突检测技术—CSMA/ICA等。
第三:给出基于ADSP-BF536的电力线Modem的硬件设计原理图和软件流程图。原理图主要包括ADSP最小系统、以太网接口、模拟前端和耦合器等四部分。软件流程图分为发射机流程图和接收机流程图。