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宽带电力线通信调制解调器

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来源: 作者: 2018-10-25 13:10:38

电力线通信系统(PLC-Power Line Carrier)是利用交流电源线路做为媒介传送数据信号的技术。PLC技术主要包括:

电力线网络单元,负责控制电力线网络并从单元配电网集成业务量;

电源线网络终端,为最终用户提供适当的接口,如以太网接口或USB接口;

耦合设备,将信号传入线路并滤波;

正交频分多路复用(OFDM)技术,提高电力线网络传输质量。

电力线通信系统广泛应用于自动读表、工业中远端监测与控制、楼宇自动化、家庭智能化(网络化)、交通管理、语音系统等。电力线通信获得人们普遍关注的主要原因是它采用普遍存在的电源线做为传输数据的媒介,不用单独专门架设线路,这是一种经济实用的技术。

电力线通信也面临诸多问题,例如:窄带干扰、群延时、信号阻塞、脉冲噪声以及选频特性造成的衰减等。这些问题会严重妨碍低频段的数据传输。为此,Maxim公司推出业内首款宽带电力线通信调制解调器MAX2990,使电力线通信的设计难题迎刃而解。

MAX2990

Maxim公司的宽带电力线线通信调制解调器MAX2990采用具有DBPSK(差分二进相移键控)调制的OFDM和前向纠错(FEC),能够通过交流、直流电力线实现高性价比、高度安全的双向数据通信,在10~490KHz工作频段支持大于100Kbps的有效数据速率。与目前市场上的窄带技术相比,采用OFDM和误码纠错技术的MAX2990能够将性能指标提高大约8dB,支持更高的数据通信速率。MAX2990功能框图示于图1,它具有如下特性:

组合了物理层和MAC层,集成16位MAXQ微控制器,带有32KB闪存和8KB SRAM;

内置3DES加密/解密协处理器,提供数据保护;

包括CSMA/CA(带有避免冲突的载波监听多路访问)架构,用于控制MASH网络的数据流量

自动重发请求(MRQ)有助于增强误码检测并提高数据可靠性,确保数据包的可靠发送与接收;

包括FEC机制和CRC16(循环冗余校验),能够通过电力线实现最可靠的数据通信;

符合欧洲、美国和日本的CENELEC、FCC和ARIB频率规范,用户可编程频率选项;

为了进一步提高性能,MAX2990能够在输入信号变化超出预先定义的门限(例如SNR电平、输入波动电平、带内衰减等)时,自动切换到可靠工作模式。这种工作模式使SNR(信噪比)提高5dB;

支持SPI、I2C和UART接口。

应用

MAX2990目标市场为:自动读表装置(流量控制和费率调节,负荷管理);楼宇自动化(加热、通风、空调,照明管理,门禁控制);交通管理(道路交通管理,机场跑道管理);家庭智能化(网络化);工业自动化(远端监测与控制,电机控制);语音(电话系统扩展/桥接,VoIP,内部通信网络)等。

图2示出MAX2990应用框图,在完备的调制解调器应用电路中包括基带、模拟前端和线驱动器,其中模拟前端可用分立元件或集成方案实现。基带和模拟前端可选用MAX2986/MAX2980-14Mbps HomePlug芯片组。

参考文献

(1) 曾宪海。电力线通信,Maxim公司,2009

(2) MAX2990 Datasheet,Maxim

(3) 冯瑞明,HomePlug AV电力线调制解调器设计与实现(J),电子产品世界,2008(3),P.103

(4) 宋其君,电力线载波通信系统中的单片机程序设计(J),电子产品世界2008(7),P.100

(5) 齐淑清,电力线通信技术与应用(M),北京:高等教育出版社 2005

(6) MAX2986/MAX2980 Datasheet.Maxim

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