寬帶電力線通信調(diào)制解調(diào)器

電力線通信系統(tǒng)(PLC-Power Line Carrier)是利用交流電源線路做為媒介傳送數(shù)據(jù)信號(hào)的技術(shù)。PLC技術(shù)主要包括：

電力線網(wǎng)絡(luò)單元，負(fù)責(zé)控制電力線網(wǎng)絡(luò)并從單元配電網(wǎng)集成業(yè)務(wù)量;

電源線網(wǎng)絡(luò)終端，為最終用戶提供適當(dāng)?shù)慕涌冢�如以太網(wǎng)接口或USB接口;

耦合設(shè)備，將信號(hào)傳入線路并濾波;

正交頻分多路復(fù)用(OFDM)技術(shù)，提高電力線網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量。

電力線通信系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于自動(dòng)讀表、工業(yè)中遠(yuǎn)端監(jiān)測(cè)與控制、樓宇自動(dòng)化、家庭智能化(網(wǎng)絡(luò)化)、交通管理、語(yǔ)音系統(tǒng)等。電力線通信獲得人們普遍關(guān)注的主要原因是它采用普遍存在的電源線做為傳輸數(shù)據(jù)的媒介，不用單獨(dú)專門架設(shè)線路，這是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的技術(shù)。

電力線通信也面臨諸多問(wèn)題，例如：窄帶干擾、群延時(shí)、信號(hào)阻塞、脈沖噪聲以及選頻特性造成的衰減等。這些問(wèn)題會(huì)嚴(yán)重妨礙低頻段的數(shù)據(jù)傳輸。為此，Maxim公司推出業(yè)內(nèi)首款寬帶電力線通信調(diào)制解調(diào)器MAX2990，使電力線通信的設(shè)計(jì)難題迎刃而解。

MAX2990

Maxim公司的寬帶電力線線通信調(diào)制解調(diào)器MAX2990采用具有DBPSK(差分二進(jìn)相移鍵控)調(diào)制的OFDM和前向糾錯(cuò)(FEC)，能夠通過(guò)交流、直流電力線實(shí)現(xiàn)高性價(jià)比、高度安全的雙向數(shù)據(jù)通信，在10~490KHz工作頻段支持大于100Kbps的有效數(shù)據(jù)速率。與目前市場(chǎng)上的窄帶技術(shù)相比，采用OFDM和誤碼糾錯(cuò)技術(shù)的MAX2990能夠?qū)⑿阅苤笜?biāo)提高大約8dB，支持更高的數(shù)據(jù)通信速率。MAX2990功能框圖示于圖1，它具有如下特性：

組合了物理層和MAC層，集成16位MAXQ微控制器，帶有32KB閃存和8KB SRAM;

內(nèi)置3DES加密/解密協(xié)處理器，提供數(shù)據(jù)保護(hù);

包括CSMA/CA(帶有避免沖突的載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn))架構(gòu)，用于控制MASH網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流量

自動(dòng)重發(fā)請(qǐng)求(MRQ)有助于增強(qiáng)誤碼檢測(cè)并提高數(shù)據(jù)可靠性，確保數(shù)據(jù)包的可靠發(fā)送與接收;

包括FEC機(jī)制和CRC16(循環(huán)冗余校驗(yàn))，能夠通過(guò)電力線實(shí)現(xiàn)最可靠的數(shù)據(jù)通信;

符合歐洲、美國(guó)和日本的CENELEC、FCC和ARIB頻率規(guī)范，用戶可編程頻率選項(xiàng);

為了進(jìn)一步提高性能，MAX2990能夠在輸入信號(hào)變化超出預(yù)先定義的門限(例如SNR電平、輸入波動(dòng)電平、帶內(nèi)衰減等)時(shí)，自動(dòng)切換到可靠工作模式。這種工作模式使SNR(信噪比)提高5dB;

支持SPI、I2C和UART接口。

應(yīng)用

MAX2990目標(biāo)市場(chǎng)為：自動(dòng)讀表裝置(流量控制和費(fèi)率調(diào)節(jié)，負(fù)荷管理);樓宇自動(dòng)化(加熱、通風(fēng)、空調(diào)，照明管理，門禁控制);交通管理(道路交通管理，機(jī)場(chǎng)跑道管理);家庭智能化(網(wǎng)絡(luò)化);工業(yè)自動(dòng)化(遠(yuǎn)端監(jiān)測(cè)與控制，電機(jī)控制);語(yǔ)音(電話系統(tǒng)擴(kuò)展/橋接，VoIP，內(nèi)部通信網(wǎng)絡(luò))等。

圖2示出MAX2990應(yīng)用框圖，在完備的調(diào)制解調(diào)器應(yīng)用電路中包括基帶、模擬前端和線驅(qū)動(dòng)器，其中模擬前端可用分立元件或集成方案實(shí)現(xiàn)。基帶和模擬前端可選用MAX2986/MAX2980-14Mbps HomePlug芯片組。

參考文獻(xiàn)

(1) 曾憲海。電力線通信，Maxim公司，2009

(2) MAX2990 Datasheet,Maxim

(3) 馮瑞明，HomePlug AV電力線調(diào)制解調(diào)器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)(J)，電子產(chǎn)品世界，2008(3)，P.103

(4) 宋其君，電力線載波通信系統(tǒng)中的單片機(jī)程序設(shè)計(jì)(J)，電子產(chǎn)品世界2008(7)，P.100

(5) 齊淑清，電力線通信技術(shù)與應(yīng)用(M)，北京：高等教育出版社 2005

(6) MAX2986/MAX2980 Datasheet.Maxim

圖1 MAX2990功能框圖

圖2 完備的調(diào)制解調(diào)器應(yīng)用電路