摘要：本文根據我國低壓電力線特性設計了一個基于RISE3201的電力線通信系統，在低壓電力線載波通信模塊軟件功能設計試驗的基礎上，針對基于低壓電力線網絡通信信道編碼技術進行探討與研究，并通過協議的編制以實現通信。

　　關鍵詞：電力線通信,載波,可靠性

　　引言：

　　電力線通信技術(Power Line Communication)簡稱PLC,是利用電力線傳輸數據和話音信號的一種通信方式。在實際信道傳輸數字信號時，由于信道的傳輸特性不理想及加性噪聲的影響，接收的信號不可避免地會發生錯誤。通過對目前比較常用的載波通信方法進行比較，進而為通信信道編碼提供研究基礎，根據電力線系統設計的具體環境情況進行選取，并對低壓電力線設計方法加以改進，以達到對低壓電力線上數據傳輸進行差錯控制的目的。在編碼方法的基礎上搭建基于RISE3201低壓電力線數據通信硬件和軟件部分。

　　1.編碼方法

　　在低壓電力線數字信號傳輸中，由于信道不理想以及加性噪聲的影響，傳輸信號碼元波形會變壞，造成接收端錯誤判決。為了盡量減小數字通信中信息碼元差錯概率，應合理設計基帶信號并采用均衡技術以減小信道線性畸變引起碼間干擾(乘性干擾)。對于由信道噪聲引起的加性干擾，應考慮采取加大發送功率、適當選擇調制解調方式等措施。但是，隨著現在數字通信技術的不斷發展以及傳輸速率的不斷提高，對信息碼元差錯概率的要求也越來越高，并且信道帶寬和發送功率受到限制，此時就需要采用信道編碼，又稱差錯控制技術。

　　2 .低壓電力線載波通信系統的設計

　　低壓電力線載波通信系統的總體框圖如圖1所示，電力載波模塊使用PLC調制解調器連接到電力線，進行信息交換。

　　3 .硬件設計

　　本系統的核心是RISE3201,該芯片是一種智能控制網絡的單片系統芯片(SoC)，它利用分布最廣的低壓電力線作為通信媒介，實現數據傳輸及網絡控制等功能。可廣泛應用于遠程抄表和負荷管理、工業自動化控制、安防系統、交通運輸自動化、家庭智能化等領域。RISE3201的設計符合EIA-709.1、EIA-709.2等國際標準。但要實現通信還需增加外圍電路，如耦合電路、實現濾波、功率放大功能的發送電路、實現濾波作用的接收電路等。如圖2所示。

　　3.1 發送電路

　　發送電路的功能是把經調制并按一定協議打包的信號發射到電力線上。由于芯片輸出的載波信號達不到功率要求，所以需先經過功率驅動。系統處于發射狀態時，COMM MCU根據現場情況選擇合適的頻點以使發送的信號衰減最小。發送電路如圖3所示。發送部分的作用是對RISE3201輸出的載波調制信號進行濾波、功率放大，從而將處理后的信號以較高的效率傳輸到低壓電力線上。

　　3.2 接收電路

　　載波信號經過耦合電路、載波接收電路進入RISE3201.接收電路配合RISE3201內嵌的BPSK及DSP模塊，檢測并在接收鏈上消除脈沖噪音，高級的信道獲取算法保證信號低于噪音的情況下也能夠獲取信號。而芯片內嵌的自動增益控制劃分成模擬域和數字域，使RISE3201芯片能夠在很寬的范圍調整接收信號電平，如圖4所示。

　　3.3 耦合電路

　　耦合是指兩個或兩個以上的電路元件或電網絡的輸入與輸出之間存在緊密配合與相互影響，并通過相互作用從一側向另一側傳輸能量的現象。耦合電路就是指參與耦合過程的電路。從電路來說，總是可以區分為驅動的源和被驅動的負載。如果負載電 容比較大，驅動電路要把電容充電、放電，才能完成信號的跳變，在上升沿比較陡峭的時候，電流比較大，這樣驅動的電流就會吸收很大的電源電流，由于電路中的電感，電阻(特別是芯片管腳上的電感，會產生反彈)，這種電流相對于正常情況來說實際上就是一種噪聲，會影響前級的正常工作，這就是耦合。

　　耦合單元是載波信號的輸出和輸入通道，當RISE3201處于發送狀態時，耦合單元將RISE3201產生的高頻載波信號送入低壓電力線上進行傳輸;當RISE3201處于接收狀態時，耦合單元在電力線上提取高頻載波信號以便進行解調，同時阻止電力線的工頻電流進入通信終端。

　　4.軟件設計

　　PC機通過串口發送數據到Modem,Modem將數據進行擴頻調制，經數據輸出口發射出去，再經外圍的發送電路功率放大后，經耦合電路發送到電力線上;接收端則是有耦合電路提取載波信號，輸入到Modem的數據輸入口，由Modem完成解調解擴后，通過串口上傳至PC機。軟件設計流程如圖5所示。

　　5.結語：

　　總之在多種場合使用的低速(1200bps以下)電力載波已很普遍。利用輸電線路作為信號的傳輸媒介，人們利用電力線可以傳輸電話、電報、遠動、數據和遠方保護信號等。由于電力線機械強度高，可靠性好，不需要線路的基礎建設投資和日常的維護費用，因此PLC具有較高的經濟性和可靠性，在電力系統的調度通信、生產指揮、行政業務通信以及各種信息傳輸方面發揮了重要作用。

　　參考文獻：

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