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1、重庆理工大学毕业论文 目录编号 毕业设计（论文）题目基于OFDM低压电力线通信系统的硬件 电路设计 摘要IAbstractII1绪论11.1电力线通信介绍11.2国内外的发展11.2.1 国外发展状况11.2.2 国内发展状况22 PLC技术42.1 PLC技术原理42.2 PLC技术特性42.2.1低压电力线的信道特性42.2.2传输特性52.3 PLC技术的应用52.4小结6 3 OFDM技术73.1 OFDM技术的基本原理73.2 OFDM的数学表达式83.3 OFDM的实现93.4 OFDM应用于PLC103.4.1 OFDM技术适用于PLC的优点103.4.2 在PLC中引入OFDM
2、技术113.5 小结124 系统的硬件电路设计134. 1 INT5200芯片134.1.1 INT5200芯片简介134.1.2 INT5200芯片的功能结构134.1.3 INT5200的复位和初始化控制164.2 系统总体设计174. 3 系统的各功能模块184.3.1 以太网物理层模块184.3.2 调制解调模块214.3.3 系统可编程单元234.3.4 供电电源模块244. 4 系统的电路实现264.4.1 耦合电路264.4.2 保护电路264.4.3 复位电路284.4.4 以太网接口电路304.5 小结325 总结33致 谢34参考文献35附录37 摘要 电力线通信技术是采用
3、电力线传输数据和话音信号的一种通信方式。进入21世纪以来，随着调制技术的进步，电力线通信技术也得到了迅速的发展。由于电力线通信不需要重新布线，成本低廉等优点，它作为快带接入的一种方式受到了极大的关注。 本文首先对电力线通信做了简单的介绍，然后对低压电力线通信信道特性做了初步分析，并对能改善此信道的OFDM技术进行了系统的阐述，为电力线通信系统的硬件设计奠定了基础。然后介绍了Intellon公司的调制解调芯INT5200以及相关技术，并在此基础之上，给出了利用这种芯片的整个系统硬件电路设计方案及其各功能模块的具体实现。 关键词 ：电力线通信 OFDM（正交频分复用） 硬件电路设计 INT5200
4、 IIAbstract Power communication uses power lines as communication media for data transmission and information exchange. As we enter the 21st century, with the development of the technologies of modulation, power line communication is developing rapidly. Because power line communication has several a
5、dvantages, such as no need of new wire and low cost, it has drawn a lot of attention in the fields of broadband access. This thesis firstly makes a simple introduction for powerline communication , discussing the transmission channel property of the low voltage powerline, then introduces the Orthogo
6、nal Frequency Division Multiplexing technology which can improve this transmission channel in detail that prepares the ground for the further hardware circuit design of the PLC device. After the related theory analysis , the thesis introduces the Intellons the chips of INT5200 and correlative techno
7、logy ,and then it presentes the design proposal for the whole system and also makes every functional module actualized part by part .Key words：powerline communication OFDM（Orthogonal Frenquency Division Multiplexing） hardware circuit design INT5200 重庆理工大学毕业论文 绪论1 绪论1.1电力线通信介绍127电力线通信（Power Line Comm
8、unication，PLC）是指以高压电力线（在电力载波领域通常指35kV及以上电压等级）、中压电力线（指10kV电压等级）或低压配电线（380/220V用户线）电力线作为传输媒介，在电力线通信网络的各个节点之间以及在电力线通信网络与其他通信网络之间实现数据交换和信息传递的一种特殊通信方式。它是一门即古老又年轻的学科，直到最近几年，由于技术上的突破性进展而重现生机，更因其在高压到低压各个领域里的应用所带来的震撼而令人鼓舞，被喻为“未被挖掘的金山 ”。然而，作为一种具有光明前景的通信技术，电力线通信由于具有时变性、频率选择性等固有特点，使其在具体应用中仍然存在很多问题亟待我们解决（比如在技术及设
9、备上还不尽完善）。尽管如此，但因它所激发的巨大市场潜力仍然成为世界各大公司及科研单位竞相研究的热点，并开发出相应的器件和产品，同时国内众多的企业也紧随国际步伐，毅然投入到这一领域的研发之中。相比之下，低压PLC技术的研究及应用更为困难。由于低压电力线是一种复杂的传输媒介，线上存在大量噪声，负载多且其工作状态随时间变化，配置情况复杂。其对传输信号的不利影响主要表现为具有随机性的信道损耗、信道噪声和多径效应。因此，在干扰严重的低压电力线上如何实现高速、可靠的数字通信仍然是摆在人们面前的重大课题1。1.2 国内外的发展2261.2.1 国外发展状况英国联合电力公司的子公司Norweb通讯公司在199
10、0年开始对高速电力线通信进行研究。1995年，该公司又与加拿大Nortel（北电网络）公司联手，共同开发这项新技术。19951997年的两年间，Norweb和Notel公司已经成功地在英国曼彻斯特对20个居民用户进行了PLC上网实验，其中还包括话音服务。1997年10月，这两家公司声称已经解决了电力噪声等问题，取得了电力线载波技术的重大突破，利用新开发的数字电力线DPL（Digital Power Line）载波技术，实现了在低压配电网上进行1Mbit/s速率数据传输的远程通信，欲将四通八达的电力线转化为信息高速公路，并在1998年3月25日，成立合资公司NOR.WEB,进行该技术的市场推广。
11、随后，许多国家的研究机构也纷纷开展了高速电力线通信技术的研究和开发 ，如美国的Intellon、Inari（Intelogis）公司，以色列的ITRAN、Main.Net公司，韩国的Xiline公司，瑞士的ASCOM公司，德国的Polytrax公司，西班牙的DS2公司等，产品的传输也从1Mbit/s发展到2、14、24Mbit/s，甚至200Mbit/s。欧盟为促进PLC技术的发展，从2004年1月1日开始，启动了一个称之为OPERA(Open PLC European Research Alliance)的计划，旨在联合欧洲的主要PLC研究开发力量，致力于制定欧洲的PLC统一技术标准、推动大
12、规模商业化应用，并将PLC作为实现“eEurope”（信息化欧洲）的重要技术手段。亚洲开展PLC研究和试验的国家和地区除中国大陆外，还有日本、韩国、新加坡、中国香港、中国台湾等。目前日本的东京电力、新加坡电力、香港电力、香港中华电力等建立了一定规模的试验网络。据不完全统计，截止2004年底，PLC的实验网络已遍及欧洲、亚洲、北美、洲南美洲、非洲、以及大洋洲的40多个国家和地区。1.2.2 国内发展状况我国是世界上较早开展PLC技术研究和宽带接入应用的国家，并在此领域取得了一定的成果。国家电网公司高度重视PLC技术的研发和推广，多次建立了研究PLC技术的科研项目，有中国的科研项目，有中国电力科学
13、研究院、福建电力试验研究院、深圳国电科技公司及北京意科公司进行PLC技术、产品的研究与开发，采用国外芯片，先后生产出了传输速率为2、14、45、200Mbit/s的低压PLC产品以及14、45Mbit/s中压PLC产品。为了推进PLC技术在中国的发展，国电通信中心自1999年开始跟踪国内外PLC技术的发展，在2001年成立了PLC领导小组，下设PLC技术推进办公室，负责全国电力系统PLC技术研发试验的统一组织和协调工作 。先后多次到国外对PLC技术的应用与标准化制定进行考察和调研，分别参加了在欧洲、美国和香港召开的PLC专题国际会议，引入国外产品进行试验。由于我国低压配电网的网络结构、负荷特性
14、、供电方式和国外有很大的不同，国外已有的产品需要根据我国配电线路的实际情况进行改进才能使用 。PLC办公室与相关国外技术人员共同针对中国配电网的结构特点，研究并解决了技术上的难题，确定了多种实验方案，建立了PLC家庭模拟实验。2001年底，开通了我国第一个以电力线为传输介质的PLC宽带接入Internet试验小区；2002年3月，引进欧洲PLC产品进行语音传输试验，在我国第一次实现了利用电力线同时上网和打电话；2002年5月，采用国内电力系统研制的产品，开通了第一个由国内电力系统自主研发的PLC宽带接入系统。在试验网运行成功的基础上，为了早日实现商业化运营，国电通信中心积极配合国家信息产业部电信传输测试机构和国家电磁兼容认证机构，对已开通的PLC试验网进行了相关测试。测试证明PLC网络作为一种宽带接入方式，在网路功能、传输性能等方面基本满足用户驻地网的要求；在电磁兼容方面，PLC试验网络的传导骚扰和辐射骚扰均符合国内和国际上的相关标准。
